密歇根州利拉诺州立公园草地上的13条纹地松鼠。图片来源：uux.cn/Jim McKinley，盖蒂图片社

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳伦·勒弗）：每年有六到八个月，13条纹地松鼠不会离开它们的小地下巢穴。在北美的草原下，它们在没有任何食物或水源的情况下冬眠，等待寒冷季节的结束。他们在整个过程中都不吃也不喝。慢慢地，科学家们正在揭开如何以及为什么的谜团。

11月28日发表在《科学》杂志上的一项研究表明，冬眠的地松鼠体内与引发口渴有关的特定大脑区域受到强烈抑制，即使在啮齿动物表现活跃的过渡期也是如此。结合同一实验室小组的先前发现，这项新研究阐明了哺乳动物在地下停留如此之久的极端策略。

13条纹地松鼠。uux.cn感谢Gracheva实验室。

在大多数情况下，我们认为口渴是生存的关键适应。我们（和所有哺乳动物）需要水来维持循环、细胞功能、清除废物、调节体温等等。当血液中的离子浓度达到临界点时，当你的血容量过低时，或者当你的肾脏开始受到压力时，激素和其他信号会触发你的大脑感到口渴。你喝水，平衡就恢复了。

但对于一只试图在白色冬季仙境中生活的棕色毛皮松鼠来说，离开巢穴寻找水源的冲动很容易被判死刑。耶鲁大学细胞和分子生理学及神经科学教授、高级研究作者Elena Gracheva说：“这将增加捕食的风险。”。当然，寒冷本身就是一种威胁。然而，在地表世界游荡的饥饿捕食者可能会带来最大的风险，一定要把任何在贫瘠的冬季离开巢穴的地松鼠都抓起来，因为那时猎物稀少，无处可藏。“我们不确定，”Gracheva指出，“但这是我们得出的一个合乎逻辑的解释。”

因此，消除口渴成为一种违反直觉的生存方式，即使松鼠拼命喝水。

Gracheva及其同事之前的研究发现，冬眠的松鼠通过认真保存水分和在身体其他部位隔离离子，将血液中盐等离子浓度保持在一致的水平，大约与活跃的松鼠相当。催产素和加压素等激素能够储存水分，并起到抗利尿作用，抑制排尿。尽管松鼠的体温很低，但负责产生这些激素的大脑区域在冬眠期间仍然非常活跃。

然而，这种生理机制不足以完全解释口渴的缺乏。其他引发口渴的信号，如与肾脏压力和低血容量相关的激素，仍然在哺乳动物的全身循环，按照所有标准衡量，哺乳动物应该迫切需要液体。然而，根据新的研究，即使在冬眠期间活动并提供水，松鼠也会避开它。

首先，一些解释：冬眠不是睡眠——它完全是另一回事。冬眠的地松鼠一次会持续数周，显著降低新陈代谢率，几乎冻僵。他们的体温骤降至2至4摄氏度（35.6至39.2华氏度），他们处于一种称为麻木的生理状态。在冬眠的几个月里，这2-3周的麻木期穿插着一两天的觉醒。突然，松鼠显得很活跃，体温回升到正常水平。但它们仍然不离开洞穴，也不吃不喝。Gracheva说，这些活跃期被认为很重要，部分原因是冬眠的松鼠实际上可以睡觉、清除废物并维持心血管系统的氧合。

为了确定为什么松鼠在这些觉醒发作期间不会感到口渴或寻找水，Gracheva和她的同事进行了一系列行为和分子实验。首先，他们在冬眠中期唤醒期间为冬眠的松鼠提供水或生理盐水。他们发现松鼠对浓盐溶液感兴趣，但对水不感兴趣。这表明动物正在经历一些被剥夺状态的内部信号，并可能渴望盐作为一种在不稀释离子水平的情况下增加血容量的方法。耶鲁大学神经生物学研究员、主要研究作者Madeleine Junkins说：“这与佳得乐的原理相同。”。如果你严重脱水，你不想喝白开水，因为这可能会将你体内的关键离子稀释到安全水平以下。

13条纹地松鼠。uux.cn感谢Gracheva实验室。

然而，与人类运动员不同，冬眠的哺乳动物喝下松鼠“佳得乐”似乎也不渴望水。Junkins解释说：“我们知道钠的食欲和口渴发生在大脑的不同部位，因此我们预测，这种对口渴的抑制可能与（某些）大脑区域神经元活动的减少有关。”。

为了进一步探索这一想法，她和她的同事们更仔细地检查了松鼠的大脑，在多次测试中观察了少数松鼠的蛋白质表达、神经元活动以及孤立神经元对某些口渴触发激素的反应。他们发现，在培养皿中，来自大脑口渴诱导部分的神经元仍然会对相关激素做出反应（尽管不是其他一些信号）。神经元的电特性存在差异，但对口渴激素的反应没有差异。从整个大脑的角度来看，神经元的活动受到抑制。这表明神经元本身在冬眠期间仍然能够对口渴信号做出反应，但大脑中不断发生一些事情来抑制它们的反应。Junkins认为，抑制性信号可能起作用。为了进一步探索这一想法，她和她的同事们更仔细地检查了松鼠的大脑，在多次测试中观察了少数松鼠的蛋白质表达、神经元活动以及孤立神经元对某些口渴触发激素的反应。他们发现，在培养皿中，来自大脑口渴诱导部分的神经元仍然会对相关激素做出反应（尽管不是其他一些信号）。但从整个大脑的角度来看，神经元的活动受到了抑制。这表明，在冬眠期间，口渴神经元本身相对没有变化，大脑中不断发生一些事情来抑制它们对口渴诱导化合物和线索的反应。Junkins认为，抑制性信号可能起作用。

尽管如此，仍存在许多问题。地松鼠并不是研究得很好的模式生物。因此，它们的基因组和神经元没有很好地绘制出来。Gracheva指出，研究人员无法进行激活或抑制单个神经元等测试，以了解这可能会如何改变行为，而这在小鼠或大鼠等测试对象中是可能的。“我们正在努力，我认为在两三年内，我们将能够使用类似的工具，”她说，但就目前而言，他们仍然对他们所关注的大脑区域的具体细节一无所知。

此外，冬眠在分子和细胞水平上知之甚少。已经进行了大量的行为研究，但很少有工作研究冬眠哺乳动物的详细内部功能，尤其是水管理。Gracheva说：“我认为我们是第一个从生理角度真正研究冬眠期间口渴的人。”。她和她的同事们也在研究饥饿提示和地松鼠极端冬季生存策略的其他方面——比如告诉，这些动物如何知道在没有光线和温度的情况下什么时候该冬眠。

通过这样做，她想象这项研究可能有一天会带来一系列有益的发现。

“我们是一个基于好奇心的实验室，”Gracheva说。他们没有直接从事任何临床应用，理解动物生物学的乐趣本身就是足够的动力。容金斯说：“我非常激动地感觉到，每种动物都很神奇，都有一些东西可以教给我们。世界上有很多不同的生存方式，也有很多令人着迷的不同策略。”。

然而，如果我们能找出如何将松鼠的经验教训应用于我们自己，研究冬眠确实具有广泛的潜在应用。Gracheva指出，这可以改善移植或心脏直视手术，这些手术依赖于患者暂时的诱导低温。一般来说，这样的程序是时间和可能性有限的，因为人们只能在短时间内安全地保持低温状态。她解释说：“如果我们能将这个窗口从两个小时扩大到五个小时，它可以帮助拯救很多生命。”。“在医学院，我从真正的医生那里听到了对我们研究的兴趣。”

Gracheva建议，这也可能揭示治疗厌食症药物的细胞或分子靶点，因为它们确定了抑制和激活饥饿和口渴的特定途径。它甚至可能有助于推动我们进入深空。

人类需要消耗多少才能生存，这使得前往火星及其他地方的长途太空旅行变得复杂。如果我们能更好地控制自己的新陈代谢，并了解在部分冬眠状态下消除不舒服冲动的秘密，太空飞行可以让我们走得更远。“这对美国国家航空航天局来说是一个非常热门的话题，”她说。从小松鼠的洞穴到广阔的宇宙，科学正在建造意想不到的桥梁。