【科學講堂】松鼠冬眠多學問 不吃不喝不簡單

動物有各種方法度過寒冷、食物供應減少的冬季，而冬眠這個方法看來好像比較容易，只需倒頭大睡就可以了。不過十三條紋地松鼠（學名：Ictidomys tridecemlineatus）冬眠的時間往往長達半年之久，從生物學的角度來看，其實有不少問題需要解決。今天就和大家討論一下，這種地松鼠為何能夠別具一格，如此長時間地冬眠。

物質另存他方 助降血漿濃度

各位有否試過睡醒的時候感到口渴，甚至懷疑自己是因為口渴而醒過來的？對每次大約睡十小時的我們來說，口渴不一定是經常騷擾睡眠的原因，但動輒睡上6個月的地松鼠，又如何處理這個問題呢？

為了探究這個問題，科學家們找來了數十隻這種類的地松鼠，將牠們分為三類：仍然活躍並未冬眠的、經已深沉入睡的，以及在這兩種狀態之間的。研究人員隨後再量度這三組地松鼠的血漿濃度，並作比較。

血漿濃度愈高 動物愈易口渴

一般來說，血漿愈濃，動物（包括人類）就愈容易感到口渴。科學家們發現，冬眠中的地松鼠亦是如此：牠們的血漿濃度偏低，就算把牠們吵醒了，也是滴水不沾；直至研究人員人為地將牠們的血漿濃度提高，牠們才開始喝水。

那麼這些地松鼠，又是如何在牠們冬眠的時候，維持自己血漿的濃度在低的水平？是因為地松鼠睡前大量喝水，稀釋了牠們的血液嗎？看來不是：在研究人員的觀察下，正在準備冬眠的地松鼠，反而比平常喝更少水。

更深入的化學分析指出，地松鼠的身體能夠從血液中取走鈉、葡萄糖、尿素等化學物質，再儲存到身體的其他部分，因此可以在冬眠的時候保持低的血漿濃度，減少冬眠動物感到口渴的機會。

微生物回收氮 幫助保持肌肉

除了口渴之外，長期冬眠的地松鼠也要解決肌肉流失的問題。肌肉由蛋白質組成，需要運用氮這種元素；冬眠中的地松鼠不會進食，無法從食物中攝取氮元素，久而久之自身的肌肉就會慢慢流失。

不過，原來地松鼠腸道中的一些微生物，幫助了牠們解決這個問題。尿素是動物身體經常生產的廢料，而這些微生物能夠將尿素分解，從中收集回氮元素，以幫助地松鼠保持牠們的肌肉。研究人員將實驗中的地松鼠分為兩組，一組不作干涉，另一組則利用抗生素減少牠們腸道中的微生物。對於未受干涉的一組，研究人員能夠從地松鼠的胃部、肌肉、肝臟等偵測到含氮的化合物；而對於缺少微生物的一組，牠們肌肉、肝臟中的含氮化合物卻大幅減少。這種從尿素中「回收」氮元素的過程，其實在人體中也會出現，不過效能就相對微小。

冬眠看似簡單，但原來亦蘊藏了不少有趣的問題供我們探究。這些問題除了幫助我們明白生命如何適應環境以求生存，亦可以有其他的應用。例如地松鼠調節血漿濃度的機制，有可能用於應付糖尿病；地松鼠維持肌肉的方法，也可能作為借鑑，幫助我們了解老年人及太空人肌肉流失的問題。

◆ 杜子航 教育工作者

早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。