松鼠會冬眠麼？

大多數松鼠都不需要冬眠，因爲它們可以在冬季來臨之前，在樹洞裏存足夠多食物，比如堅果，好在冬天不捱餓。

但是有些松鼠例外，雖然就差了一個字，但灰松鼠不冬眠，地松鼠冬眠。地松鼠在冬天就不存食糧，直接睡覺過冬。

洛倫•巴克(Loren Buck)，一名生物學家，他手裏揣着的正是一隻在冬天睡着的北極地松鼠。（圖源：Loren Buck）

由於是在北極，一個一旦進入極夜就見不到太陽的地方，北極地松鼠可以在苔原和積雪的洞穴中睡上約8個月的時間，期間完全不喫不喝不上廁所。餘下的時間裏，抓緊出來喫飯繁殖，不然趕不上睡覺的時間了。

不同的地松鼠冬眠時間會有差距，比如這種沒有生活在北極的十三條紋地松鼠 (Ictidomys tridecemlinatus)，就只用睡6個月就好了，雖然這冬眠時間仍然算得上很長。

十三條紋地松鼠 (Ictidomys tridecemlinatus)（ 圖片來源：discovermagazine）

在這麼長的睡眠時間裏，地松鼠身上發生了不少“神奇”的變化。

不喫不喝還能長肌肉

令人驚奇的是，地松鼠睡覺這段時間肌肉還不會萎縮，不怎麼掉肌肉。2012年，科學家對32只達烏拉地松鼠冬眠期間肌肉量的變化做了研究，在它們冬眠了112天左右後，對體重和肌肉進行了測定。它們都是自然甦醒的，所以睡眠時間不完全一樣。

研究發現，地松鼠的肌肉下降的質量少於總體重下降的質量，所以肌肉與體重的比重是增加的。所以，儘管地松鼠長時間不使用肌肉，但在冬眠期間，它們的肌肉萎縮並不明顯。研究還觀察到地松鼠有一個肌肉的變化，出現了從快速肌纖維向慢速肌纖維的分佈轉變。

而且，儘管會有一點掉肉，但它們也會在冬眠後期將肌肉蛋白質合成速率提高到活躍季節的水平。它們不喫堅果，也沒蛋白粉喝，肌肉生長所需要的蛋白質從哪兒來呢？畢竟能量和物質是守恆的。

（圖片來源：COURTESY OF THE GRACHEVA LAB）

所以科學家提出了一個假設，這些地松鼠在冬眠期間，利用了腸道微生物來分解尿素，將氮重新循環到血液重新利用。科學家將這一過程稱之爲氮回收 （nitrogen salvage）。

其實這一機制在許多反芻動物身上都有，並不稀奇。比如奶牛，它們的瘤胃中有大量可以利用尿素的細菌。但很少在非反芻動物身上出現，地松鼠只有一個胃，也沒有反芻動物那麼複雜的消化系統，因此無法知道它們是不是也用了這一絕技來維持肌肉，所以只能稱爲假設。

有科學家做了一個實驗來驗證這一說法。他們給一組冬眠的地松鼠腹腔內注射了尿素，不過不是普通的尿素，而是將裏面的氮換成了它的同位素，利用同位素示蹤的方法來確定氮是如何在地松鼠體內流動循環的。

在科學家手中睡着的地松鼠 （圖片來源：JAMES BJORK）

不出所料，在後續的檢測中發現，這些被標記的氮元素流向了地松鼠的肝臟、腸道和肌肉。

難道又是“萬能”的腸道菌羣出手了？

想要證明是腸道中的微生物組羣發揮了作用，就得作對比實驗。如果被抑制了腸道微生物的那一組，標記的氮元素沒有流向肝臟、腸道、肌肉，那就能說明是腸道微生物讓地松鼠的氮回收得以實現。抑制腸道微生物組羣的方法很簡單，給地松鼠注射抗生素，當抗生素到達目標區域，也就是腸道後，便會抑制和消滅腸道里的微生物。

實驗證明，那些被抗生素處理後的地松鼠，再也不能大量地將尿素轉化爲肝臟和肌肉組織，在這些組織裏很難檢測到被標記的同位素氮。也就是說，地松鼠腸道里的微生物在冬眠期間發揮了很大的作用，讓它們即使天天不運動，不喫不喝也能保證肌肉不會過度萎縮。

一隻十三條紋地松鼠（圖片來源：science source）

一睡幾個月，都不口渴的嗎？

2019年，另一組科學家也找來了十三條紋地松鼠來做實驗。爲什麼都找十三條紋地松鼠，可能因爲可愛，也有可能它們不是什麼珍稀物種，相對比較容易弄到實驗室裏。不過這會兒科學家更專注地松鼠口渴這件事。

大家都知道，喝水量少的話，體內的水分會減少， 隨着水分減少，血液中的溶質（如鹽）濃度升高。大腦中的渴感中樞（位於下丘腦）感應到血液濃縮和其他相關信號，就會感到口渴。

但科學家發現，地松鼠的血液濃度下降速度非常緩慢，也就是說它們在冬眠期間不容易口渴。後來，科學家故意喚醒了一些還在睡夢中的地松鼠，看它們會不會找水喝，結果一滴水都不喝。在人爲地提高了它們的血清濃度後（給它們的血液裏多注射點電解質），它們才感到口渴，纔去找水喝。

冬眠後地松鼠的體溫降低了 （圖片來源：參考文獻）

剛開始，科學家還以爲這些地松鼠之所以不容易口渴，是因爲它們在冬眠之前喝了很多水，喝飽了自然不容易渴。爲此，科學家裝了監視器，拍攝地松鼠是如何準備冬眠的。但他們發現，這些地松鼠相比平時也沒喝很多水，跟平常沒什麼區別。

通過一系列後續實驗，科學家發現在不喝水這一點上地松鼠有自己的方法：它們消耗了血液中一部分的電解質，比如鈉、鉀、尿素和乳酸等，調節血液濃度，將其儲存在體內其他地方（科學家推測可能在膀胱中），對中樞神經不產生刺激，因而不會覺得口渴。具體什麼方法降低電解質濃度的，科學家也沒完全搞懂。不過尿素是可以確定的，尿素可以被回收利用當做肌肉和肝臟的養分。其他的想要搞懂。只能繼續研究了。

人要是可以長時間睡覺，然後利用尿素長肌肉，還不會口渴憋醒起牀喝水，那還了得！（爲什麼人不能冬眠的答案看這裏）

參考文獻：

[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh2950#body-ref-R1

[2]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209012321830033X

[3]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982219308838

作者：蘇澄宇