允許遷移的歌鳥身體變化可能會對人類健康產(chǎn)生影響

根據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員的說法，在遷移之前，它們的體重高達(dá)50%并且睡眠很少的鳴禽在旅途中表現(xiàn)出免疫系統(tǒng)和組織修復(fù)功能的改變，這可能對人類健康產(chǎn)生影響。

“想象一下，如果你在參加馬拉松之前變得病態(tài)肥胖，你在競爭前幾天都沒有睡覺 - 而且你表現(xiàn)得如此之好，以至于你獲勝，”首席研究員，鳥類生物學(xué)副教授保羅巴特爾說。“然后，考慮到你的心血管和代謝疾病通常會因肥胖或長期睡眠剝奪而受到保護(hù)。這就是我喜歡用來說明這些鳥類在遷移過程中發(fā)生的變化有多么驚人的例子。 “。盡管其他鳴禽在晚上進(jìn)行遷徙飛行時也發(fā)生了類似的變化，但Bartell所指的物種是白喉麻雀。他的研究小組，在農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院，研究鳥類'

巴特爾指出，許多鳥類在夜間進(jìn)行長時間，兩年一次的洄游航行，并且在一年中的這些時間里，鳥類大大減少了睡眠量，但在物理和認(rèn)知表現(xiàn)的測試中，奇怪地表現(xiàn)得像非遷移時期一樣。那一年。當(dāng)鳥類在一年中的其他時間被迫保持清醒時，這種固有的生理保護(hù)消失，因此這些保護(hù)性變化僅與夜間遷徙狀態(tài)有關(guān)。

為了觀察遷移變化的物理表現(xiàn)，研究人員對不同遷徙狀態(tài)下不同時間從鳥類采集的心臟和肝臟組織進(jìn)行了RNA序列分析，并使用遺傳分析對數(shù)據(jù)進(jìn)行了評估。他們發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)的變化涉及多個系統(tǒng)和途徑，這些系統(tǒng)和途徑調(diào)節(jié)代謝，免疫功能，傷口修復(fù)和多器官系統(tǒng)保護(hù)的許多方面。

“我們選擇了心臟和肝臟，因為心臟是心血管系統(tǒng)輸出的良好代表，肝臟反映了生理波動背后的化學(xué)變化，”Bartell說。“而且我們知道，白喉麻雀的心臟在移動時會改變大小，變大，使鳥類表現(xiàn)更好，然后在進(jìn)行遷徙活動后收縮，而不會對器官造成功能性損傷。”

在最近發(fā)表在“科學(xué)報告”上的這項研究中，48只白喉麻雀在賓夕法尼亞州中心縣使用薄霧網(wǎng)捕獲，并運(yùn)往大學(xué)公園校園的動物房屋。所有的禽類都在一個大型飛行籠中飼養(yǎng)和喂養(yǎng)六個月，以規(guī)范最近的生活史，避免對飲食和運(yùn)動變化引起的結(jié)果產(chǎn)生不確定性。

在禁閉期間，研究人員操縱數(shù)小時的光照和黑暗來穩(wěn)定遷徙和非遷徙狀態(tài)，大致接近野外的季節(jié)性時間。

在這些條件下進(jìn)行解剖，可以在遷移和非遷移條件之間進(jìn)行比較，而不會因光照而導(dǎo)致差異。Bartell從之前的研究中了解到，白喉麻雀進(jìn)入遷徙狀態(tài)，并且根據(jù)內(nèi)部時鐘的時間，鳥類的行為和支持的形態(tài)和生理變化每年發(fā)生兩次，這通常與白天長度的變化同步。

他認(rèn)為，這項研究將使人們更加全面地了解鳥類在完成超耐力事件時動態(tài)降低睡眠需求的獨(dú)特能力，而不會產(chǎn)生相關(guān)的負(fù)面影響。該研究為鳥類夜間遷徙過程中發(fā)生的季節(jié)性變化提供了新的見解。

但是除了禽類應(yīng)用之外，Bartell認(rèn)為他實驗室中已經(jīng)開展的后續(xù)研究以及其他人將在鳴禽遷移生理學(xué)和人類健康之間建立可行的聯(lián)系。“這就是為什么海軍愿意支付這項研究費(fèi)用的原因，”巴特爾說，指的是海軍研究辦公室授予的資助。“但我認(rèn)為這個價值將高于僅僅學(xué)習(xí)如何讓我們的戰(zhàn)士在身體活躍和睡眠不足的情況下在更高的水平上運(yùn)作。”

他建議科學(xué)家最終能夠?qū)ⅧB類神奇的遷徙能力轉(zhuǎn)移到人類身上。最感興趣的是它們以高效率維持組織修復(fù)和重塑的能力。

他說：“與此同時，這些鳥類可以分解組織，為飛行提供燃料，并修復(fù)長時間使用導(dǎo)致的組織損傷。”“最終，他們的身體為移植后的組織再生提供了一個干凈的腳手架網(wǎng)絡(luò)。”

Bartell將賓夕法尼亞州立大學(xué)哈克生命科學(xué)研究所***的基因組學(xué)設(shè)施與動物科學(xué)系**鳥類設(shè)施的不同尋常的組合歸功于允許創(chuàng)新研究的進(jìn)行。

“在農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院，我們擁有美妙的動物設(shè)施，”他說。“這項研究大部分是在家禽研究中心完成的，基本上整個建筑的翼都用于麻雀和其他鳥類。”