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灰熊冬眠数月却能避免肌肉萎缩的启示
yanjx45 2020-1-2 16:38
灰熊冬眠数月却能避免 肌肉萎缩 的启示 摘要 : 灰熊( Grizzly bears ) 每年 在冬眠中度过几个月,但它们的肌肉不会因为缺乏运动而受到影响。研究人员报告了他们是如何做到这一点的。 灰熊的策略 也可以帮助人类防止 肌肉萎缩 。 灰熊 ( Grizzly bears ) 每年 在 冬眠 中度过 几 个月,但它们的肌肉不会因为缺乏运动而受损。在《 科学报告》 (Scientific Reports ) 杂志上, 德国 亥姆霍兹 ( Helmholtz ) 协会 马克斯 · 德尔布吕克 ( Max Delbrück ) 分子医学中心 ( MDC )的 迈克尔 ·戈特哈 特 (Michael Gotthardt) 领导的一个团队报告了他们是如何做到这一点的。 灰熊 的策略也可以帮助 人类 防止 肌肉萎缩 。 灰熊 一年只知道三个季节。它 每年 的活动 开始 时间 是在 3月到5月 之间 。大约在九月,熊开始吃大量的食物。在 11月 至 1月之间的某个时候,它进入 冬眠 。从 生理学 的角度来看, 冬眠 是最奇怪的 一段时间 。 熊的新陈代谢和心率迅速下降。它既不排泄尿液也不排泄粪便。血液中的氮含量急剧增加,熊对胰岛素产生了抗药性 。 很难设想 一个人 能像这样在 四个月 的时间里一直保持 健康状态 ,并且最终能够幸存 。 此 后,他或她很可能不得不应对血 栓症 或心理变化。最重要的是,肌肉会因为长时间的不使用而受损。任何曾经打过石膏几周的胳膊或腿,或者因为疾病不得不长时间躺在床上的人都可能经历过这种情况。 有点迟钝 或懈怠, 但其他方面都很好 。 灰熊 就不一样了。在春天,熊从冬眠中醒来,也许一开始仍然有点迟缓,但其他方面都很好。 长期以来,许多科学家对熊适应三个季节的策略很感兴趣 。 迈克尔 ·格特哈特 ( Michael Gotthardt ) 教授是 柏林 马克斯 ·德布鲁克 ( Max Delbrueck ) 分子医学中心 (MDC) 神经肌肉和心血管细胞生物学组的组长,他领导的一个研究小组现在已经研究了这种 熊的肌肉是如何在冬眠中安然无恙地存活下来 的。来自 柏林 、 格赖夫斯瓦尔德 ( Greifswald ) 和 美国 的科学家们特别感兴趣的问题是, 熊的肌肉细胞中的哪些基因被转录并转化成蛋白质,这对细胞有什么影响 。 理解和模仿大自然的 诀窍 肌肉萎缩 是人类在很多情况下都会遇到的问题。这项研究的主要作者 杜阿 ·穆加希德 ( Douaa Mugahid ) 博士说。他曾是 Gotthardt研究小组的成员,现在是波士顿 哈佛医学院 (Harvard Medical School )系统生物学教授 马克 ·科什纳(Marc Kirschner) 实验室的博士后研究员。 Mugahid说:“对我来说,我们工作的美妙之处在于了解大自然是如何在困难的冬眠条件下完美地保持肌肉功能的。”“如果我们能更好地理解这些策略,我们就能开发出新的、非直觉的方法来更好地预防和治疗病人的 肌肉萎缩 。 ” 基因 测序和质谱分析 为了了解 灰熊 的 诀窍 , Mugahid和Gotthardt领导的研究小组检测了 灰熊 在冬眠期间和冬眠之间的肌肉样本,这些样本是他们从华盛顿州立大学获得的。 “通过结合先进的 测序技术 和 质谱分析 ,我们想要确定哪些基因和蛋白质在冬眠期间和冬眠之间上调或关闭, ”Gotthardt解释说。 事实证明,这项任务很棘手,因为 尚不了解 灰熊 完整的基因组 和 蛋白质组 ,即所有蛋白质的完整知识, 这位 MDC ( 分子医学中心 ) 的科学家说。在进一步的研究中,他和他的团队将 他们的 发现与人类、老鼠和线虫的观察结果进行了比较。 非必需氨基酸使 肌肉细胞 得以生长 研究人员在《 科学报告》 (Scientific Reports )杂志上发表的报告称,他们在实验中发现了一些 蛋白质 ,这些蛋白质会强烈影响熊在冬眠期间的氨基酸代谢。 一个结果就是 ,它的肌肉细胞含有更多的 非必需氨基酸 (NEAAs) 。 “ 将出现了 肌肉萎缩 的人类和老鼠的肌肉细胞 分离出来进行的实验中 ,非必需氨基酸(NEAAs) 也可剌激 细胞生长 ,” 戈特哈特 ( Gotthardt ) 说 ,“然而,众所周知, 根据 早期的临床研究 , 服用 氨基酸 片 剂 或粉 剂不足 以防止老年或卧床不起的人 的 肌肉萎缩。 ” “显然, 由 肌肉自身产生这些氨基酸是很重要的,否则氨基酸可能无法到达需要它们的地方, ”这位MDC ( 分子医学中心 )的 科学家推测。他说,一个治疗起点可能是尝试通过在较长的 静止 休 息 期间 使用合适的药物激活相应的代谢途径,诱导人体肌肉自身产生 非必需氨基酸 ( NEAAs ) 。 来自卧床病人的组织样本 为了找出哪些 信号通路 需要在肌肉中被激活, Gotthardt和他的团队比较了 灰熊 、人类和老鼠的基因活动。所需的数据来自老年人或卧床不起的病人,以及患有肌肉萎缩的老鼠 ——例如,由于打了石膏后活动减少 造成的后果 。 Gotthardt解释说:“我们想找出冬眠动物和不冬眠动物的基因调控差异。” 然而,科学家们发现了一系列这样的基因。为了缩小可能成为 肌肉萎缩 治疗起点的候选对象,研究小组随后对 线虫 进行了实验。 Gotthardt解释说:“在蠕虫体内,单个基因可以相对容易地失活,人们可以很快看到 单个基因 对肌肉生长的影响。 ” 参与决定 昼夜节律 的基因 在这些实验的帮助下,他的团队现在已经发现了一些基因,他们希望在未来的小鼠实验中进一步研究这些基因的影响。这些基因包括 与葡萄糖和氨基酸代谢 有关的 Pdk4和Serpinf1,以及 参与决定 昼夜节律 的 Rora基因。Gotthardt说:“我们现在将研究这些基因失活的影响。”“毕竟,只有在副作用有限或根本没有副作用的情况下,它们才适合 用 作 治疗靶点 。 ” 相关研究论文: D. A. Mugahid, T. G. Sengul, X. You, Y. Wang, L. Steil, N. Bergmann, M. H. Radke, A. Ofenbauer, M. Gesell-Salazar, A. Balogh, S. Kempa, B. Tursun, C. T. Robbins, U. Völker, W. Chen, L. Nelson, M. Gotthardt.   Proteomic and Transcriptomic Changes in Hibernating Grizzly Bears Reveal Metabolic and Signaling Pathways that Protect against Muscle Atrophy . Scientific Reports , 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-56007-8
个人分类: 科学普及|4110 次阅读|0 个评论
[转载][劇情] [冬眠 Kış Uykusu (2014)][高清720p][土耳其][主演: 哈
lcj2212916 2014-12-14 23:36
导演: 努里·比格·锡兰 编剧: 埃布鲁·锡兰 / 努里·比格·锡兰 主演: 哈鲁克.比尔根纳尔 / 迪米·阿克贝 / 梅丽莎·索岑 / 奈贾德.依斯勒 / Serhat Mustafa Kiliç / 更多... 类型: 剧情 制片国家/地区: 土耳其 / 法国 / 德国 语言: 土耳其语 / 英语 上映日期: 2014-05-16(戛纳电影节) / 2014-06-13(土耳其) 片长: 196分钟 又名: 冬日甦醒(港/台) / Winter Sleep / Kis Uykusu IMDb链接: tt2758880 电影以安纳托利亚为故事背景。长达3个多小时的片子,一大半时间,剧中主人公用极度文学化的对白谈论宗教、社会、人生和哲学,还有爱情。始终精致艺术化的镜头,加上文艺的对白,让原本就知识分子气十足的作品面对大众显得更加晦涩。摄像出身、对画面一向考究的锡兰,新片中依旧保持了影像的精致,每一个镜头的移动和调度依旧分毫不差。从来就被锡兰刻意省略的对白,新片中成为最大特色和力量根基所在。犀利而细腻的对白像把双刃刀,喜欢的人视做珍宝,从中获得哲学思辨和人生省悟,不喜欢的人感受到枯燥说教,坐立不安。锡兰舍得下时间来铺垫,不紧不慢的生活,主人公们不经意的懒散讨论、一点点开始浸透到他们的内心世界中。就在观众以为影片就会这样平淡枯燥的结束、开始失望、烦躁、昏昏欲睡,所有的累积沉淀却开始爆发,人性与人性在足够尖锐的对白中猛烈对撞,人间万象也在言语间缤纷呈现,爱、爱的结束、罪恶、财富、宗教、社会等级、人与人的关系,《冬眠》借助安纳托利亚背景,优雅的音乐和布景、节奏、景框和画面,把这个层次丰富多样,复杂的世界人生浓缩到他的小旅馆。 下载地址: http://www.400gb.com/file/80410599
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冬眠,禁食,减肥,抗衰老研究学科大交叉(兼作请教)
热度 3 yindazhong 2014-6-11 09:29
冬眠,禁食,减肥,抗衰老研究学科大交叉 自从我们 2005 年提出了衰老机理的生化本质(能量代谢生化副反应损变的失修性累积)以来,我们的衰老研究逐渐从“为什么”,向“怎么办”迈进。经过冲刺“中医黑箱的大科学”,“针对亚健康的药物分子设计( 863 项目)”等研究阶段,目前进入了“由乌龟冬眠机理看仿生学抗衰老研究(国自项目,这里没给出项目真名)”的阶段。 前两天曾庆平老师的博文“ 饥饿的“代价”与“回报 ” ”正好捅在了我们的 ” 痒痒穴 ” 上,有很多话要说,但又被当前的国情、科情所限,只能先稍微冒几个泡泡,留些个脚印玩玩。有缘之人自然欢迎狭路相逢,同上华山 …... 下面把我在曾大侠博文后面留下的评论转来,有没有小红花没关系,赔时间、赔精神、赔老化进程 --- 赚点开心就行 ….. 辟谷(禁食)抗衰老技术已经发展到了第三代,基本可以实现“既禁食,又不累,还减肥”的境界 博主回复(2014-6-10 18:29):印大师不妨设坛开讲,让我等醍醐灌顶 ———————————————————————— 辟谷(禁食)最难过去的瓶颈是在禁食第3-6天产生的强烈地疲劳,根据狗熊与某些高等动物冬眠的启示,采用人为的技术方法把脂肪引入线粒体直接实现脂肪供能,就能有效地克服(渡过)这个瓶颈,这样的辟谷新技术应用到人体不仅大大减轻了原始辟谷必经的“强烈疲惫过程”,甚至会出现“容光焕发,面色红润,身轻体健,头脑清晰”的奇境,自然也产生了减肥的附带效果。 当然爬行(变温)动物的冬眠生理更加令人拍案叫绝,可以实现低温产能,非线粒体产能,缺氧供能,局部供能,缺能不病,缺能ROS不生——等等生理奇态!但是我们目前的研究遇到了一个很难过的坎儿——准确、定量、适时(real time)、跟踪体内能量的变化和储存等等状态...... 学生有点灰心,老生有点郁闷!!!! 请教:哪位大侠有 监测肌酸或肌酸磷酸的简便易行准确的好方法吗?
个人分类: 生命科学|3680 次阅读|6 个评论
请科学网大朋友也来猜“冬眠”之谜
热度 3 yindazhong 2013-12-31 17:16
请科学网大朋友也来猜“冬眠”之谜 科学院动物所王德华老师昨天写了一篇 科普: 跟幼儿家长聊聊动物的冬眠 。 因为冬眠过程既神奇可爱又充满科学魅力,还与我们抗衰老睡眠机理研究有瓜葛,我忍不住插了一句嘴,转贴在下面,不仅抛砖引玉,而且暗藏玄机, 请科学网大朋友们也与幼儿园的小朋友们一道来玩“冬眠生化机理”猜谜游戏——或曰“打擂台”。 ********************************************************** 哈,王老师的科普捅到我们的研究课题上来了。根据我们的观察分析,“穿羽绒服”维持体温的鸟类、哺乳类动物冬天躲起来避寒不能算是“真冬眠”,它们机体的生理生化并没有发生本质的变化。两栖、爬行、鱼类等低等动物、变温动物把体温都在睡眠中“睡没了”才能算发生了真正的冬眠生理过程,此类动物已基本不再利用线粒体由三羧循环获得能量ATP,因为那样会在它们醒来时因为蓄积大量的次黄嘌呤而产生缺氧再灌注(氧自由基)灾难。那么真冬眠动物是如何在体温接近零度时维持生命,尤其是心脏和大脑的存活的呢?这里先请看 《小鼹鼠挖地道》 这本书的小朋友们(也包括科学网的大朋友们)开动你聪明的小脑袋作出你的科学假想和幻想啦! ...... 有道是: 冬眠奥秘真奇怪, 动物‘死去’又活来? 科网又把擂台设, 欢迎大侠打过来! 附:王德华老师的原文 科普:跟幼儿家长聊聊动物的冬眠 (王德华) 说明:这是应华东师范大学出版社邀请,给幼儿图画书《小鼹鼠挖地道》写得一篇导读。先发出来,希望能听到大家的建议。 《小鼹鼠挖地道》的故事梗概:冬天到了,动物们都躲起来了。掘土能手小鼹鼠玩挖土游戏,遇到了也是挖土能手的穿山甲,他们俩决定去找小伙伴们玩。它们俩在地下一起挖呀,挖呀,一会儿挖到了刺猬家,发现刺猬家在家睡大觉。然后他们又挖到了小黑熊家,发现小黑熊也在家睡觉。接着他们继续往深处挖,挖出了青蛙和乌龟,他们也在睡觉呢。小鼹鼠和穿山甲看大家都在睡觉,也想回家睡觉了。小鼹鼠回到家里,却怎么也睡不着,他在想:“这些睡大觉的伙伴们不吃不喝的,能睡多久呢?他们能睡一个冬天吗?” (导读要求 : 建议导读分为 2-3 段,每段有个小标题,这样通篇导读的主题明确,从标题一眼就可以明白说了些什么。 第一段:与图画书内容相关的一些现实中的事实补充或者导读作者对这本图画书的感受。 第二段:家长和孩子一起看这本图画书可以聊些什么话题? 第三段:家长和孩子围绕这个话题,可以一起做些什么事情。) ××××××××××××××××× 1 、 丰富多样的动物世界 大自然中,面对复杂多样的环境和地理条件,动物的生活方式也多种多样,适应环境的方式可谓八仙过海,各显神通。动物的多样性表现在很多方面,如从体温上分类,动物有变温的,有恒温的,变温动物如鱼类、青蛙、两栖爬行动物,还有昆虫等;恒温动物如鸟类和哺乳动物(包括我们人类)等。从活动节律上看,有白天活动的(昼行性),有晚上活动的(夜行性)。从食性上看,有吃素的(食草动物),有吃荤的(食肉动物),有荤素都吃的(杂食动物)等。动物的生存场所,有在地上生活的,也有地下生活的,有天上飞的,也有水里游的。很奇特的是,在大自然中,在一个地区内,不同的动物种类会以一种特殊的方式生活在一起,通过在食性、生活节律、家庭住所等各个方面协调,多年来建立了各种和谐的关系,他们相互依存,相互依靠,虽有竞争和利益冲突,但总能和睦相处。这就是我们看到的大自然中的丰富多彩。 本图画书中有两个主人公:小鼹鼠和穿山甲,他们都是善于在地下掘洞生活的哺乳动物。鼹鼠眼睛退化,耳朵也退化,对气味比较敏感。身体圆胖,前肢发达,有强有力像掘土机一样的两个爪子,很善于在地下挖据洞道。穿山甲也是挖洞穴居,体形狭长,全身披有鳞甲,四肢粗短,嗅觉灵敏,主要以白蚁和各种黑蚁为食。穿山甲的舌头很长,能伸能缩,舌面上还有粘液,这样舌头伸进蚂蚁洞里容易舔食蚂蚁。穿山甲在我国主要分布在南方,由于中医药用等原因,数量已经不多了,现在已经被国家列为二级重点保护野生动物。 2 、 动物的睡眠和冬眠 我们都知道睡眠是人类生活中不可缺少的一个重要内容。动物同样也需要睡眠,不同动物的睡眠方式和睡眠时间也不一样。哺乳动物中,睡眠时间最长的可能要数生活在南半球澳大利亚的树袋熊了,它一天能睡18 – 23个小时。还有一些动物在面对不利的自然环境条件(如食物不足)时,如夏季的高温,冬季的严寒或者夜晚的寒冷等,为了生存下来会有不同类型的睡眠。一般有对付高温环境的夏眠,有短时间内对付不利条件的蛰眠,有对付严冬的冬眠等。蛰眠分为短时间的(如24小时左右)和季节性的(长达几个月的),如蜂鸟白天活动取食,晚上为了节省能量就蛰眠,这叫每日蛰眠,而黄鼠等动物到了严冬就会睡好长的时间,叫冬眠。说到冬眠,人们很容易想到各种故事中的大黑熊。黑熊在天气寒冷、缺少食物的冬天是“睡眠”的,但从科学的观点看,黑熊冬季的睡眠严格说还不能算是冬眠。动物冬眠一个很明显的特点是体温降到很低,摸上去感到冰冰的,动物的代谢活动也降到很低的水平。黑熊的正常体温为38℃,在冬季睡眠时的体温下降到34℃左右,降低的幅度很小。很有趣的是,尽管黑熊在冬季处于睡眠状态,但要是受到惊扰,就会很快苏醒过来,体温也会上升到正常水平。所以,对于睡眠中的黑熊是招惹不得的,招惹他会很危险。还有一个很有意思的现象,黑熊在这个寒冷季节里,尽管是睡眠,但还能哺育小宝宝。熊妈妈会给熊宝宝喂奶,直到第二年的春天,天气变暖的时候,他们全家就一起走出睡眠了一个冬天的洞穴。 那么什么是真正的冬眠呢?一睡就睡几个月的时间,体温和代谢活动都降到很低水平的那些动物,如哺乳动物中的黄鼠、刺猬、蝙蝠,还有与人类亲缘关系比较近的鼠狐猴等。鸟类中短时间蛰眠的种类有不少,但长时间冬睡的鸟类并不多见。变温动物中的青蛙和乌龟等,在寒冷的季节里,是长时间冬睡的,直到第二年天气转暖时才苏醒。 3 、 走进大自然,观察大自然 孩子有喜爱大自然的天性,有喜爱动物的天性。大人要爱护孩子热爱大自然的天性,要给孩子们创造各种机会,去接触大自然,认识大自然。让孩子逐渐认识到自然界的奥秘和多彩,逐渐理解人与大自然的依存关系,明白自然界中动物与人类的关系,动物与动物之间的关系,从小就树立起尊重自然规律的思想。这对于孩子的身心健康和健全人格的发育都有重要的作用。 本图画书在故事的最后说,小鼹鼠回到家里,没有睡着,他在思考一个问题:“刺猬和小黑熊,还有青蛙和乌龟,他们不吃也不喝,能睡一个冬天吗?”这可是个很重要的问题,是一个很大的科学问题,科学家们到今天还在研究中。家长可以结合一些科普读物,多启发孩子进行思考。让孩子试着去回答小鼹鼠的问题。同时,还可以引申出很多有趣的问题,如动物为什么要冬眠呢?为什么有些动物冬眠,而有些动物又不冬眠呢?动物需要冬眠多长时间呢?为什么有的动物冬眠时间长,有些动物冬眠时间短呢?为什么冬眠动物中间还要多次醒来呢?冬眠期间动物的生理活动都停止了吗?为什么动物冬眠前要吃很多而积累很多脂肪呢?冬眠的动物一动不动,第二年才苏醒过来,身体状况却很好,为什么人类在病床上躺久了腿部的肌肉就会退化呢?细细思考,还会有很多很多有趣的问题呢,也许有些问题科学家们都还没有想到呢。
个人分类: 生命科学|4097 次阅读|10 个评论
科普:跟幼儿家长聊聊动物的冬眠
热度 15 wangdh 2013-12-30 21:48
科普:跟幼儿家长聊聊动物的冬眠 (王德华) 说明:这是应华东师范大学出版社邀请,给幼儿图画书《小鼹鼠挖地道》写得一篇导读。先发出来,希望能听到大家的建议。 《小鼹鼠挖地道》的故事梗概:冬天到了,动物们都躲起来了。掘土能手小鼹鼠玩挖土游戏,遇到了也是挖土能手的穿山甲,他们俩决定去找小伙伴们玩。它们俩在地下一起挖呀,挖呀,一会儿挖到了刺猬家,发现刺猬在家睡大觉。然后他们又挖到了小黑熊家,发现小黑熊也在家睡觉。接着他们继续往深处挖,挖出了青蛙和乌龟,他们也在睡觉呢。小鼹鼠和穿山甲看大家都在睡觉,也想回家睡觉了。小鼹鼠回到家里,却怎么也睡不着,他在想:“这些睡大觉的伙伴们不吃不喝的,能睡多久呢?他们能睡一个冬天吗?”( 说明:故事梗概是我根据图画编写的,不是原文 。) ( 导读要求 : 建议导读分为 2-3 段,每段有个小标题,这样通篇导读的主题明确,从标题一眼就可以明白说了些什么。 第一段:与图画书内容相关的一些现实中的事实补充或者导读作者对这本图画书的感受。 第二段:家长和孩子一起看这本图画书可以聊些什么话题? 第三段:家长和孩子围绕这个话题,可以一起做些什么事情。 ) ××××××××××××××××× 1 、 丰富多样的动物世界 大自然中,面对复杂多样的环境和地理条件,动物的生活方式也多种多样,适应环境的方式可谓八仙过海,各显神通。动物的多样性表现在很多方面,如从体温上分类,动物有变温的,有恒温的,变温动物如鱼类、青蛙、两栖爬行动物,还有昆虫等;恒温动物如鸟类和哺乳动物(包括我们人类)等。从活动节律上看,有白天活动的(昼行性),有晚上活动的(夜行性)。从食性上看,有吃素的(食草动物),有吃荤的(食肉动物),有荤素都吃的(杂食动物)等。动物的生存场所,有在地上生活的,也有地下生活的,有天上飞的,也有水里游的。很奇特的是,在大自然中,在一个地区内,不同的动物种类会以一种特殊的方式生活在一起,通过在食性、生活节律、家庭住所等各个方面协调,多年来建立了各种和谐的关系,他们相互依存,相互依靠,虽有竞争和利益冲突,但总能和睦相处。这就是我们看到的大自然中的丰富多彩。 本图画书中有两个主人公:小鼹鼠和穿山甲,他们都是善于在地下掘洞生活的哺乳动物。鼹鼠眼睛退化,耳朵也退化,对气味比较敏感。身体圆胖,前肢发达,有强有力像掘土机一样的两个爪子,很善于在地下挖据洞道。穿山甲也是挖洞穴居,体形狭长,全身披有鳞甲,四肢粗短,嗅觉灵敏,主要以白蚁和各种黑蚁为食。穿山甲的舌头很长,能伸能缩,舌面上还有粘液,这样舌头伸进蚂蚁洞里容易舔食蚂蚁。穿山甲在我国主要分布在南方,由于中医药用等原因,数量已经不多了,现在已经被国家列为二级重点保护野生动物。 2、 动物的睡眠和冬眠 我们都知道睡眠是人类生活中不可缺少的一个重要内容。动物同样也需要睡眠,不同动物的睡眠方式和睡眠时间也不一样。哺乳动物中,睡眠时间最长的可能要数生活在南半球澳大利亚的树袋熊了,它一天能睡18 – 23个小时。还有一些动物在面对不利的自然环境条件(如食物不足)时,如夏季的高温,冬季的严寒或者夜晚的寒冷等,为了生存下来会有不同类型的睡眠。一般有对付高温环境的夏眠,有短时间内对付不利条件的蛰眠,有对付严冬的冬眠等。蛰眠分为短时间的(如24小时左右)和季节性的(长达几个月的),如蜂鸟白天活动取食,晚上为了节省能量就蛰眠,这叫每日蛰眠,而黄鼠等动物到了严冬就会睡好长的时间,叫冬眠。说到冬眠,人们很容易想到各种故事中的大黑熊。黑熊在天气寒冷、缺少食物的冬天是“睡眠”的,但从科学的观点看,黑熊冬季的睡眠严格说还不能算是冬眠。动物冬眠一个很明显的特点是体温降到很低,摸上去感到冰冰的,动物的代谢活动也降到很低的水平。黑熊的正常体温为38℃,在冬季睡眠时的体温下降到34℃左右,降低的幅度很小。很有趣的是,尽管黑熊在冬季处于睡眠状态,但要是受到惊扰,就会很快苏醒过来,体温也会上升到正常水平。所以,对于睡眠中的黑熊是招惹不得的,招惹他会很危险。还有一个很有意思的现象,黑熊在这个寒冷季节里,尽管是睡眠,但还能哺育小宝宝。熊妈妈会给熊宝宝喂奶,直到第二年的春天,天气变暖的时候,他们全家就一起走出睡眠了一个冬天的洞穴。 那么什么是真正的冬眠呢?一睡就睡几个月的时间,体温和代谢活动都降到很低水平的那些动物,如哺乳动物中的黄鼠、刺猬、蝙蝠,还有与人类亲缘关系比较近的鼠狐猴等。鸟类中短时间蛰眠的种类有不少,但长时间冬睡的鸟类并不多见。变温动物中的青蛙和乌龟等,在寒冷的季节里,是长时间冬睡的,直到第二年天气转暖时才苏醒。 3、 走进大自然,观察大自然 孩子有喜爱大自然的天性,有喜爱动物的天性。大人要爱护孩子热爱大自然的天性,要给孩子们创造各种机会,去接触大自然,认识大自然。让孩子逐渐认识到自然界的奥秘和多彩,逐渐理解人与大自然的依存关系,明白自然界中动物与人类的关系,动物与动物之间的关系,从小就树立起尊重自然规律的思想。这对于孩子的身心健康和健全人格的发育都有重要的作用。 本图画书在故事的最后说,小鼹鼠回到家里,没有睡着,他在思考一个问题:“刺猬和小黑熊,还有青蛙和乌龟,他们不吃也不喝,能睡一个冬天吗?”这可是个很重要的问题,是一个很大的科学问题,科学家们到今天还在研究中。家长可以结合一些科普读物,多启发孩子进行思考。让孩子试着去回答小鼹鼠的问题。同时,还可以引申出很多有趣的问题,如动物为什么要冬眠呢?为什么有些动物冬眠,而有些动物又不冬眠呢?动物需要冬眠多长时间呢?为什么有的动物冬眠时间长,有些动物冬眠时间短呢?为什么冬眠动物中间还要多次醒来呢?冬眠期间动物的生理活动都停止了吗?为什么动物冬眠前要吃很多而积累很多脂肪呢?冬眠的动物一动不动,第二年才苏醒过来,身体状况却很好,为什么人类在病床上躺久了腿部的肌肉就会退化呢?细细思考,还会有很多很多有趣的问题呢,也许有些问题科学家们都还没有想到呢。
个人分类: 科普随笔|10732 次阅读|31 个评论
假如能让人夏眠
热度 8 pingcn 2012-6-23 09:42
最初知道某些动物可以通过冬眠的方式过冬,感慨:哇,好神奇呀,可以不吃不喝几个月都没事? 夏天好热,太阳似乎比冬天暴烈很多。偶尔出去一会儿,皮肤都会被晒得发红。 我小人家恨不得一天到晚都宅在家里不出门、只在太阳落山后去买点吃的囤在家里。 (有一种说法是:一定是上辈子无家可归,这辈子才会宅成这样,( ⊙o⊙ )有可能 ) 昨天突然突发奇想: 如果能发明一种药物,注入人体后,人像冬眠那样,代谢变慢、几个月不吃不喝还活着,那该多好啊! 从技术上分析:虽说正常人要一日三餐,可是,术后病人,也可以几天不吃饭、只靠打点滴就维持生命嘛。 通过某些手段,把这时间长度延迟到一个月、几个月,应该是可能实现的吧。 如果技术上可以实现,那就可以产业化了—— 成立一个公司,收取一定费用,提供将人在夏天变成夏眠状态的业务。 当然,在夏眠前,双方要签定合同、约定细则。 假如夏眠的人的家人愿意照顾他,那么,公司可以提供“手册”,指导该讲夏眠的人怎样“保存”。 假如该人的家人不愿意照顾夏眠的人,那么公司可以提供,就像超市里存包那样,把人存到特点的场所。 另外考虑到,如果人长期保持一种姿势不动,似乎会肌肉萎缩、生疮, 公司可以提供翻身、按摩服务,也可以提供培训服务,培训怎样给夏眠的人翻身、按摩、怎样顺利度过夏眠期。 等合约期满,就可以通过唤醒方式,将夏眠的人唤醒、恢复正常生活。 为了防止不法分子利用该技术来为非作歹,可以考虑该行业实行国有制、垄断、只让少部分人掌握核心技术。 现在能想到的问题: 1. 会不会因为太多的人夏眠而影响到正常的社会运转,比如GDP下降、经济增长变慢? 2. 某些家底厚、没有亲人的老人。去享受夏眠,会不会被“意外”长眠? 3.会不会有些不法分子混入公司内部,伺机窃取机密,或者伺机谋害夏眠的人? 嗯,还需要继续思考,嘻嘻
91 次阅读|8 个评论
如果我冬眠十年
热度 46 xuyingxiao 2012-3-9 08:35
十年前,我住在自己买的商品房里。如果我冬眠十年,现在每天早晨醒来会发现还住在自己的房子里。 可惜我没去冬眠,而是努力赚钱去了。然后为了小孩以后能读学校的附属小学卖了旧房,一边租学校公寓一边去淘学校指定区域的二手房。可惜还没挑好就碰上房价突然蹭蹭上涨。拖到如今,把十年积蓄加上卖房子的钱全堆上去,别说学校指定区域的房子,连原来卖掉的房子也买不起了,只得每年付近三万的房租租住学校的房子。 其实如果我是副教授的话,女儿读小学的买房范围就可以成数量级地增大、当年换房早就成功了。 十年前,我是副高。如果我冬眠十年,现在还是副高。 可惜我没去冬眠,而是呆在国内努力做学问去了。俺的学问直线上升,但学院的要求则是指数级上升。于是我成了中级,仰望着当年差不多的同学在国内其他学校做教授博导事业有成,也仰望着当年差不多的同学到国外发展生活富足。 其实我要是足够优秀的话,即使孤家寡人啥资源都没有,也应该能做出一流的工作出来啊。 十年前,我确实很优秀,学习新东西飞快,动手强,创新想法多。如果我冬眠十年,醒来后我依然学习飞快,动手强,创新想法多。 我没有冬眠,但这次没有啥可惜的,虽然十年大多在练内功,但我依然学习新东西飞快,动手强,创新想法多,这些年轻人的强项我老人家在国外一点也不输于不输于周围年轻的学生们啊。只是内功似乎是白练了,由于专业热门,即使不练内功,即使现在有金融危机,只用十年前的本领在美国找个博后或中产偏上的企业工作也不难啊。 上帝啊,为什么我努力十年,却没啥变化;如果冬眠十年啥也不干,现状反而会更好呢? 上帝说:谋事在你,成事在我。我不拣选你你再努力也没用啊。我早说过,我拣选人的标准,不是看你做了多大努力,不是看你有多聪明多善良,更不是看你做了多大的成就,我是根据我的需要来拣选人的。 上帝又说:其实我对你的安排已经很好了。人家吴英如果中间冬眠几年,也不会现在身陷囹圄生死未卜。人家王立军如果中间冬眠几年,现在光吃老本都够得上一辈子的荣光了。 上帝说:看我给你的安排:如果你冬眠十年,如今一觉醒来哪有这么可爱的一个女儿啊。 是啊,女儿是你赐给我的最好的礼物。 上帝又说:再看我给你的安排:如果冬眠十年,你就不会有这段出国经历,不会在国外找到科研保险箱,不会这么有底气了。 是啊,感谢主感谢上帝,当初是你把所有的门都关上,把我逼出国去的。那我下面该做什么呢? 上帝说:该干嘛干嘛去,只要别去冬眠就行了。
个人分类: 生活|8051 次阅读|105 个评论
要刺杀的那人还没来
热度 1 陈安博士 2012-3-7 13:24
  两个杀手在夜里路边蹲着等待注定要来的一位被刺杀的人。   过了计划中的时间之后,那人还没来,此时大雨滂沱,伸手不见五指,两个杀手担心地商量:那人不会出现什么意外吧?!   【附一个】   老师:熊为什么要冬眠6个月?   学生:因为没人敢去叫醒它。
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晚安,太阳黑子
热度 1 wuhao311 2012-2-20 09:10
2012,太阳黑子周期爆发极大年将推迟。 在它刚刚结束的第23个11a周期中,甚至出现了一个月都无一个黑子的现象。 发表在《科学》杂志上的研究更是语出惊人:太阳可能即将进入一个漫长的“冬眠期”。2016年,太阳表面的黑子或许销声匿迹,这将至少维持数十年。 寻找太阳黑子 公元前28年,汉朝人就观测到了太阳黑子。《汉书·五行志》中描述得很形象:“三月乙未,日出黄,有黑气大如钱,居日中央。” 1843年,塞瑟尔·海因里希·施瓦布发现了一个奇特的现象,太阳黑子数具有年际周期性的变化,变化的周期约十年。这位来自德国的天文爱好者,坚持每天仔细观察太阳表面并记录下黑子数,17年不辍。 时任伯尔尼天文台台长的鲁道夫·沃尔夫读了施瓦布这篇题为《1843年间的太阳观测》的论文后,颇受启发,于是开始用望远镜观测太阳黑子,并搜集整理了此前包括伽利略时代的观测资料。 若干年后,沃尔夫发现太阳黑子数变化周期平均为11.1年,包括其从一个最小值到另一个最小值的时间。并且,他把1755年作为第一个太阳黑子活动周期元年。 截至目前的250年里,人们观测到的最短太阳黑子周期为9年,最长为14年。 太阳黑子管窥 随着科学研究的深入,人们发现这些“黑点”颇不简单——它的活跃与否,是太阳活动的重要标志。 太阳黑子存在于太阳表面,因温度相对较低,所以显得“黑暗”,并因此得名。这些发暗的斑点,温度大约为4500℃,比太阳光球层表面温度低1500℃。 大一些的太阳黑子直径可达20万公里,甚至比地球还大,因此人们不用望远镜也可以直接观察到。 太阳黑子的形成周期短,一般成群出现在太阳表面,形成后几天到几个月就会消失,而新的黑子又会产生。 它由本影和半影构成,其中本影特别黑,而半影则不太黑。按太阳自转方向,人们通常将黑子群西部的黑子称为“前导黑子”,东部的称为“后随黑子”。 大的太阳黑子群数量增多时,表明太阳上将有剧烈的变化。在开始的4年里,黑子不断产生,活动加剧,在黑子数达到极大的那一年,称为太阳活动峰年;接下来的7年,太阳活动逐渐减弱,黑子也越来越少,当黑子数达到最小,就称为太阳活动谷年。 黑子群对地球的磁场和电离层会造成干扰,并在地球的两极地区引发极光。它是如何产生的呢?天文界一般认为,黑子的产生很可能与太阳磁场有密切关系。但其具体机制,目前尚无定论。 太阳高层大气中还可出现日珥和谱斑。这些太阳大气中大规模的能量释放过程与太阳黑子一道, 被认为是太阳活动高峰的表现形式。 太阳沉寂之谜 2010年1月19日这天,一个被认为是超长的太阳活动沉寂期结束。这一天,太阳M级的耀斑终于爆发,并且在接下来的24小时里,又发生4次更为强烈的爆发。 而在之前的2007年至2009年,太阳很“平静”,黑子的数量远低于平均值。2008年,有73%的日子没有观测到太阳黑子,8月甚至整月无黑子。截止到2010年3月,无黑子日数竟达到近800天,是1913年以来将近100年没有出现过的。 2012年,本该是太阳活动极大期,但是目前国际太阳物理界已经普遍接受了高峰期推迟1到2年的结果。同时,黑子磁场的减弱和热层密度的下降,也印证了这一点。 2011年3月,印度科学与教育研究所的迪比延杜·南迪在《自然》杂志撰文称,这源于太阳内部的等离子流阻碍了太阳黑子的形成,它延长了太阳活动的低谷期。 北京大学教授王绍武在《科学通报》发表综述性文章分析,通过对太空太阳通量、行星际磁场强度、太阳风速等指数来看,这些反映太阳输出能量的指标在1987年后均有明显变化。 另外,1999年开始的太阳黑子第23个周期持续时间达到12.4年。而观测数据表明,凡是周期持续时间较长时,往往太阳活动都在减弱。 模型显示, 除了太阳黑子11a周期及磁场22 a 周期外,目前太阳的沉寂也符合太阳活动百年尺度的200a周期。也就是说,目前太阳活动各种指数已经或即将接近20 世纪初的低点。 因此,王绍武提醒道,持续80多年的太阳活动现代极大期可能行将结束,不排除未来出现极小期的可能性,毕竟仅仅最近1000年就出现了4次太阳活动极小期。 不过,他也坦言,预报太阳并不是一件轻松容易的事情,也有专家认为作出长期预测为时过早,毕竟人类监测太阳黑子和太阳活动时间并不很长。 中科院太阳活动重点实验室副主任邓元勇深有体会:“对于太阳100亿年的漫长寿命而言,十几年时间只相当于一瞬间。” 或许,人类不得不防备太阳黑子和我们说晚安。
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气候变化,动物何去何从?
热度 11 wangdh 2011-3-28 22:07
气候变化,动物何去何从? (王德华) 全球气候变化已经成为一个世人关注的热点问题,由于其与社会、经济、政治、环境等方面的特殊关系,受到各界人们的关注是必然的。尤其是掺入了政治、经济和国家利益的因素后,更使得这个问题越来越复杂、越来越热、越来越不可忽视。 全球气候变化的特点是什么呢?我们一般最早接受的概念是全球气候变暖,如北极冰川的融化和减少,北极熊生存环境的减少,许多物种由于气候变暖而逐渐消失和灭绝等等。但近几年接连不断的极端气候和自然灾害的发生,使人们逐渐在加深和全面认识全球变化或全球气候变化的后果,如前些年欧洲夏季的热浪袭击和近年的冬季的雪灾,今年澳大利亚的洪水和我国北方罕见的旱灾和南方的冰冻雪灾等。全球气候变化使得极端气候的发生频率在增加,但学术界认为总的趋势是全球气候在变暖,据报道 100 年来全球气温已经升高了 0.6℃ 。所以,生活在地球上的生物生活得很艰难,接受的环境挑战也越来越大,既要应对全球气候变暖的大趋势,又要应对随时而来的极端气候(如寒冷、高温、洪水、疾病等)。 众所周知,温度对生物影响巨大。比如 鼠类等啮齿动物,它们对 环境温度的变化是很敏感的,尤其繁殖生理方面。有研究表明,当哺乳期的小鼠暴露在 30℃ 环境条件下时,鼠妈妈吸收的最大能量、产生乳汁的量和后代的数量和生长速度等都会比低温环境中明显降低。我们最近的一项关于内蒙古草原的布氏田鼠的研究也表明,田鼠妈妈在高温条件下( 30℃ )比在低温条件下( 21℃ )的消耗的能量减少,重要的是泌乳量明显减少,这无疑会严重影响后代的生长发育。 如果一个物种的母体对后代的投资减少,那么就会对整个物种的繁衍和种群延续有不可估量的影响。由此推测,全球气候持续变暖对于包括人类在内的哺乳动物将会产生重要的生物学和社会后果,人类和动物的后代的质量和种族的延续也许会走上一条不寻常的路。 生命活动时时刻刻都会受到温度的影响和制约。 在内温性动物(如鸟类和哺乳动物)中,一些动物的体温始终保持在 37 ℃ 左右,常年不变。一旦变化太大,就会生病,要么发烧,要么低体温,对生命都会造成威胁,如人类。另一些动物,则可以根据季节和气候的变化,体温会发生适应性变化和降低,如刺猬、黄鼠和蝙蝠等。 寒冷的冬季,植物枯萎,万物凋落,动物的食物随之减少。不过,内温动物却有冬眠习性,即不吃、不喝,体温降得很低(有时能降到零度左右),代谢水平降得很低,进入睡眠状态。 动物在与自然环境的共同进化过程中,形成了许多适应环境的机制和方式,冬眠就是一种很成功的逃避低温等恶劣环境胁迫的生存方式。所谓冬眠,简单说就是动物在昏睡状态下度过严冬的一种生理状态,很多种类的动物都具有这种习性。除了哺乳动物外,一些变温动物如两栖动物、爬行动物等也采取这种方式过冬。 冬眠是内温动物对冬季寒冷环境和食物短缺条件的一种适应状态,通过降低体温和机体代谢水平,可以节省大量的能量,有利于生存。 动物的生理功能受温度的影响和制约,也就是说,温度可以影响和决定动物在自然界中的地理分布,可以影响动物的繁殖功能,可以影响动物在群落中的地位和种间关系,可以影响基因的变化等等。动物的冬眠行为与温度的关系是很明显的,所以在低温生物学或低温医学等领域,关于冬眠的生理研究备受关注。全球气候变化的一个特征是气温逐渐升高,据预测未来 80 年北美的绝大部分地区年均温将会增加 6-8 ℃ 。 2002 年英国《自然》杂志上报道了一项关于冬眠动物北美 棕色鼠耳蝠 的研究。冬眠动物的成功越冬首先依赖于在冬眠前体内储存的能量(脂肪含量),冬季消耗能量储存的速率,以及冬季的长度等因素。如果动物身体内储存的能量低于冬季动物消耗的能量,冬眠的动物将存活不了。通过建立环境温度和冬眠期间能量消耗之间的模型,结合冬季长度和最大身体能量储存就可以预测在一定在什么气候条件下动物可以成功冬眠。通过预测,冬眠期间这个物种的能量需求在冬眠场所的温度是 2℃ 时最小,高于或低于这个温度能量消耗都急剧增加。北美 棕色鼠耳蝠 在冬眠前体内最多能储存 3.5 克 的脂肪,如果它在 2℃ 的环境条件下冬眠 193 天的话,只需要 1.2 克 的脂肪就够了,身体储存的脂肪还有结余。但如果温度只降低 3℃ 或者升高 10℃ 的话,蝙蝠的能量需求将会增加 3 倍,这样蝙蝠的能量消耗将会超过其体内最大的脂肪储存量,这种情况一旦发生这个物种就不能成功冬眠,或者说如果冬眠可能就苏醒不过来了。所以,根据这个模型预测,这种蝙蝠如果储存最低量的身体脂肪的话,在其分布区内是无法成功冬眠的。有研究已经表明这种蝙蝠的分布区已经向中纬度等地区扩展,根据能量模型预测多数个体是可以成功冬眠的,但在高纬度地区这种蝙蝠从能量的角度分析是无法成功冬眠的。由于幼体生长和储存脂肪的能力等方面的限制,其受到的影响会更大。 由于全球气候变化,生物群落会形成新的格局,群落内也会形成新的种间关系。物种的新的地理分布将会产生各个方面的变化,如在不同的环境梯度上变化,在不同的演化方向上变化,以不同的速率变化,在不同的群落演替时期发生变化等等。新近的研究也表明,一些物种的遗传特征的变化与气候的变化是相一致的,在基因层次上已经有不少证据表明全球气候变化的这种影响。 2006 年美国《科学》杂志上以“对快速气候变化的进化反应”为题报道,许多研究数据表明,近期全球气候的快速变化已经导致了包括蚊子、鸟类和兽类等生物种群在遗传特征上发生了变化,这些变化将导致动物在发育、繁殖、冬眠和迁徙等看起来相对固定的一些生物学过程的格局上和物候上发生改变。也就是说,如果温度升高,物种的发育时间提前了,繁殖时间提前了,冬眠时间滞后或不冬眠了,迁徙时间滞后或不迁徙了等等。如果这些生态后果产生的话,自然界中经过多年进化形成的相对稳定的群落结构将发生变化,食物链将发生变化,群落内各个物种之间的关系也将发生变化,物种之间对于食物资源和空间资源的竞争强度将会增加。自然法则发生了变化,一切的一切都将会发生变化或处于新的不稳定时期。生态系统的不稳定性将会产生严重的生态后果,这种不稳定性持续下去的话,我们现在看到的自然界中五彩缤纷的生物多样性、群落结构和种间关系将不复存在。生态系统失调导致的生态后果也是很难恢复的,有些是灾难性的,生态灾难对整个生物界和我们人类带来的也是灾难。 (说明:本文发表在《生命世界》 2011 257: 44-46 . )
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[转载]《科学》发表对黑熊冬眠的研究论文
李丕鹏 2011-2-18 21:52
一般而言,某种生物的体温每下降 10 摄氏度,其代谢活动会减少约 50% 。然而,美国研究人员 2 月 17 日公布的最新发现表明,尽管阿拉斯加黑熊冬眠时体温只下降 5 到 6 摄氏度,其代谢活动却急剧下降,只有正常水平的 25% 。 阿拉斯加大学费尔班克斯分校及斯坦福大学研究人员监控了部分黑熊 5 个月的冬眠时间,他们观察到,这些熊的体温缓慢地以 2 到 7 天为周期在 30 至 36 摄氏度之间波动。这种现象从未在较小的冬眠动物中发现,而且研究人员此前也根本不知道在哺乳动物中存在这种情况。 通过测量黑熊在模拟巢穴中冬眠时的氧气消耗量,研究人员发现,这些黑熊的代谢活动比夏天时的水平低 75% ,其心率也会从每分钟 55 跳减缓至 14 跳。此外,研究人员还发现,这些黑熊冬眠结束之初,其代谢活动仍然只有正常水平的一半, 2 到 3 周后才完全恢复正常水平。 这项研究成果发表在新一期美国《科学》杂志上。 研究人员表示,黑熊冬眠醒来时,其肌肉、骨质等都完好,功能都没有丧失,如果能够发现黑熊这一本领的遗传学奥秘以及降低代谢需要的机制,就有可能开发出新的治疗方法和药物,用于预防骨质疏松、废用性肌萎缩,甚至可将受伤者置放到某种活动力暂停或降低的状态,直到他们能接受先进医疗护理,即把抢救治疗的黄金小时延长为黄金日或黄金周。(来源:新华网任海军) Science 18 February 2011: Vol. 331 no. 6019 pp. 906-909 Hibernation in Black Bears: Independence of Metabolic Suppression from Body Temperature ivind Tien 1 , * , John Blake 1 , Dale M. Edgar 2 , † , Dennis A. Grahn 3 , H. Craig Heller 3 , and Brian M. Barnes 1 , * Author Affiliations 1 Institute of Arctic Biology, University of Alaska Fairbanks, Fairbanks, AK 99775, USA. 2 Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, School of Medicine, Stanford University, CA 94305, USA. 3 Department of Biological Sciences, Stanford University, CA 94305, USA. Author Notes * To whom correspondence should be addressed. E-mail: otoien@alaska.edu (O.T.); bmbarnes@alaska.edu (B.M.B.) † Present address: Lilly Research Centre, Eli Lilly, Windlesham, Surrey, GU20 6PH, UK. Abstract Black bears hibernate for 5 to 7 months a year and, during this time, do not eat, drink, urinate, or defecate. We measured metabolic rate and body temperature in hibernating black bears and found that they suppress metabolism to 25% of basal rates while regulating body temperature from 30° to 36°C, in multiday cycles. Heart rates were reduced from 55 to as few as 9 beats per minute, with profound sinus arrhythmia. After returning to normal body temperature and emerging from dens, bears maintained a reduced metabolic rate for up to 3 weeks. The pronounced reduction and delayed recovery of metabolic rate in hibernating bears suggest that the majority of metabolic suppression during hibernation is independent of lowered body temperature.
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冬天了,我不能冬眠
freton 2008-11-20 00:25
冬天的味道比较浓了 早上、晚上都很冷 早晨起不来 晚上睡不早 感觉自己都要冬眠了 可是我知道我不能 冬天了 我不能冬眠 好多的事情 还得慢慢去实现 冬天坚决不冬眠 否则没法赚大钱:) 哈哈,随手写几句,自勉自励吧
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