蝙蝠心跳每分钟1000次,为什么还有30年的寿命?

世界上的哺乳动物,的确有着心跳速度越慢、寿命越长的总体趋势,心跳速度越慢,表明新陈代谢的速度就越慢,细胞分裂、老化的速度也就越慢,寿命也就越长,就像乌龟,在休眠的状态下每分钟心跳仅有2次,人们从它的身上学习了龟息方法,调整自己的呼吸的频率,以此来修心养性。那么蝙蝠的心跳可以达到每分钟1000次,那么其寿命还能达到30年呢?

蝙蝠是哺乳动物中唯一能够自主飞行的种类,全世界共有960种,数量仅次于啮齿类动物。其最大的特点就是前肢和后肢之间通过皮膜相连,前肢除前爪、后肢的根部都成为了皮膜的主要骨架,这层皮膜就是蝙蝠的翼膜,表面光滑无毛,最大限度减少了飞行中的空气阻力。蝙蝠的四肢逐渐在适应飞行的过程中退化,根本无力支撑自身重量而自行进行站立和行走,只能通过倒挂的方式来休息。

蝙蝠身上携带着上千种病毒,其中有100多种会对人类健康产生威胁。而蝙蝠在飞行中,其心跳可以达到1000次每分钟,新陈代谢速度明显加快,能量消耗水平也明显提高,体温上升非常快,达到42度,在这种高温模式下,其身上的病毒活性受到极大的抑制,避免了病毒对其身体的侵害。

但是,蝙蝠并不是任何情况下的心跳都是这么快,据研究,蝙蝠的飞行时间,一般仅占其全天活动量的20%,其它时间都在倒挂着休息,在休息时,其体温迅速下降到38度左右,新陈代谢速度也迅速降低,心跳水平保持在每分钟100次左右。另外,蝙蝠在气温较低时,还有冬眠的习惯,在冬眠时,其心跳每分钟仅有3-5次,这和其它动物的休眠一样,能量消耗水平极低,身体细胞的分裂将降到最低水平。

另外,蝙蝠在长期的进化过程中,拥有了细胞DNA的修复功能,在高心跳、高新陈代谢水平的条件下,即使细胞分裂速度很快,本来应该老化的细胞可以在修复功能的加持下,重新恢复原有的活力,也就是说无形中增加了细胞分裂增生的能力,在一定程度上也会增加蝙蝠的生命。

很多人不太关注蝙蝠的存在,也不太了解蝙蝠这类动物,因为在日常生活中我们和蝙蝠碰面交集的机会还是很少的。导致这种局面的原因有两个:一是它们的生活习惯都是昼伏夜出,白天的时候只会找到一个隐蔽的位置吊起来睡觉,晚上才出门去捕猎填饱肚子。二是蝙蝠的活动范围和人类重叠面积还是很小的,一般都是在偏僻树林或者山洞中。

蝙蝠这类生物是很特别的存在,在哺乳纲下目前已知有5686个物种,常见的如啮齿目、食肉目、食虫目、灵长目等等,但唯独有翼手目下的成员具备飞行能力,哺乳动物想要在天上翱翔是非常困难的事情。当然人类通过聪明的大脑,制造出了工具,带着我们飞上天空。翼手目是哺乳动物下仅次于啮齿目的第二大类群,共包含2亚目19科185属962种,它们都可以被称为蝙蝠。

这类动物有特点一是奇丑无比(想不通为什么有人下得去口),第二就是它们非常的“毒”,当然这里的毒指的是携带的病毒,科学家到目前为止已经在200多种蝙蝠身上,发现了4100多种病毒,其中大家非常熟知的就有埃博拉病毒、SARS病毒等等。

蝙蝠携带大量病毒但是却非常高寿,它们的寿命有的可以超过30年,这与大多数哺乳动物相比都是比较长的了。蝙蝠因为需要飞行因此消耗的能量既多又快,因此蝙蝠的新陈代谢是非常快的,平均温度38-41摄氏度,就是人类高温时候的状态。而心跳次数每分钟超过1000次,由此可知蝙蝠就是时时刻既发烧又心跳加速。

一般都是体型较大的动物寿命长,心跳速度较慢的动物寿命长,例如蓝鲸体型既大同时潜水心跳可以低至每分钟2次,它们的寿命差不多可以达到80岁。而蝙蝠就是不太寻常了,心跳每分钟千次以上,寿命竟然可以达到30年,不走寻常路自然啊!

主要原因还是进化过程中具备了超高DNA损伤修复能力,即使新陈代谢速度再快,细胞分裂的速度再快,也不用害怕基因损伤了。这就是蝙蝠的超能力了,任何动物都无法比拟,24小时40摄氏度高温,每分钟超过1000次的心跳,就像是一个涡轮增压发动机,连续不停的运转30年,同时身怀数百种病毒,可以说蝙蝠真的很强大。

蝙蝠已经尽最大努力让自己长的不像是一个食材,每天昼伏夜出同时生活在偏远山洞避开人类,我们就不要再去主动招惹了。去超市买块“正经肉”来吃,它不香吗?


文/杜若,图片来源网络侵删。

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蝙蝠有许多生物学特征都值得科学研究,蝙蝠是唯一飞行的哺乳动物,有超声波视觉,是多种跨物种病毒病原菌的携带者以及蝙蝠的长寿。蝙蝠的平均寿命通常长达20年,在一些蝙蝠物种中,甚至超过30年,蝙蝠的长寿主要体现以下两个方面。

哺乳动物的寿命与体型大小有关。非洲象的平均寿命是70岁,蓝鲸可以活到90岁,老鼠只能活一到三年。人类被认为是相对长寿的动物,根据体型调整后,人类的寿命是大多数哺乳动物的四倍,是近亲灵长类动物的两倍。但蝙蝠的相对寿命远远超过这个数字,是同样大小的哺乳动物的8倍。

在恒温哺乳动物中,静息心率与寿命呈负相关。即使是在面对人类的研究中,静息心率的增加普遍与更高的死亡风险相关,例如在一项针对我国健康体检人群的大型研究中,那些正常高静息心率(每分钟80到99次)的人比那些适宜心率(每分钟60到69次)的人寿命短40%。然而再一次,蝙蝠体现出超长寿命,蝙蝠飞行时心率高达1000,按照这个计算,蝙蝠的寿命只有5年。

基于以上两个事实,科学家一直将蝙蝠作为健康衰老的重要模型。2017年,科学家发现蝙蝠其中一个长寿的秘密,即蝙蝠可以改变了它们的心率,使身体适应在极高能量负荷和极低能量负荷下工作。当蝙蝠飞行时,心率高达每分钟1066次,但当蝙蝠休息时,它们的心跳会周期性地急剧减慢,减慢到每分钟200-300次,这种减慢能够持续约6分钟,每小时可能发生几次。一天下来,这种调整可以节省10%的能量。

此外,2019年的另外一项研究发现,生活在极端纬度地区的冬眠蝙蝠比生活在赤道附近的蝙蝠寿命更长。这与这些蝙蝠调整体温波动的能力有关,由于高纬度地区往往需要较长的冬眠时间,冬眠的蝙蝠能够及时调整自己的体温,使其在冬眠期间下降,代谢率也就下降。

蝙蝠的寿命长,不只是心跳频率的原因,还与它们的新陈代谢、DNA修复水平以及免疫系统有关。

第一,心跳快慢不能作为寿命长短的唯一标准;

第二,蝙蝠的心跳并不是一直都快,不同状态下的心跳速度差异很大;

第三,目前已知的蝙蝠寿命长的原因。

心跳与寿命的关系

对于生物来说,心跳快慢和寿命长短的关系并不是一定的。冷血动物(变温动物)中,乌龟和青蛙的心跳速度都很慢,每分钟大约为10次,但是乌龟的寿命长达百年,青蛙的寿命10年左右。温血动物(恒温动物)中,兔子和裸鼹鼠的心跳速度都在每分钟200次左右,但是兔子平均只能活到10岁,裸鼹鼠的寿命长达30年。所以,不能把心跳快慢作为寿命长短的唯一标准

现在已有的研究只能说明,动物的心跳速度和寿命长短负相关,和体重大小正相关,这是在大量统计数据的基础上得出的结论,并不是公式或者判断的依据,也就是说,不能想当然的以某个动物的心跳速度推测出其寿命。如果把相关性理解成“正比”或者“因果”,就会产生误解

蝙蝠的心跳

我们先分别以蝙蝠的心跳和寿命作为参考进行一个简单的比较:

  • 与心跳速度相近的动物相比,蝙蝠的寿命更长

蝙蝠,心跳每分钟600-1000次,寿命20-30年;

老鼠,心跳每分钟600-700次,寿命1-3年;

仓鼠,心跳每分钟400-500次,寿命2-3年。

  • 与寿命长短相近的动物相比,蝙蝠的心跳速度更快。

蝙蝠,寿命20-30年,心跳每分钟600-1000次;

猴子,寿命20-30年,心跳每分钟200-250次;

长颈鹿,寿命27-29年,心跳每分钟100-150次;

马,寿命20-30年,心跳每分钟30-40次。

可见,蝙蝠确实不符合“心跳速度和寿命长短负相关”的结论,但同时,蝙蝠可能是不同状态下,心跳差异最大的动物之一。非冬眠期间,蝙蝠静止状态下的心跳大约为每分钟600下,飞行中的心跳速度则能够达到每分钟1000次左右;冬眠期间,蝙蝠的体温会降低,心脏和呼吸频率也会大大降低,心跳每分钟大约只有20次,飞行中的心跳和冬眠时的心跳相差50倍。乌龟正常情况下心跳每分钟大约为10次,冬眠时降为每分钟2次,箱龟冬眠时,心脏更是每5到10分钟才跳一次;黑熊正常情况下心跳为每分钟40次,冬眠时降至每分钟8次;旱獭正常情况下心跳为每分钟120次,冬眠时降至每分钟3、4次。

心跳以外,蝙蝠的不同之处

除了心跳在不同状态下的差异大之外,蝙蝠寿命长还有许多其他因素。目前已知的包括,新陈代谢快、DNA修复水平高以及免疫系统强大,这三方面密切相关。

  • 新陈代谢。蝙蝠是唯一能飞的哺乳类动物,也因为要飞,翅膀得不停地振动,导致能量消耗大,新陈代谢就会加快。据研究,蝙蝠的新陈代谢水平飞行时会增长15到16倍。

  • DNA修复水平。新陈代谢过快会产生许多副作用,比如氧化性损伤、DNA损伤等等,长期处在这种情况下,蝙蝠的抗氧化应激能力不断增强从而适应。

  • 免疫系统。高水平的DNA损伤修复,使得免疫系统一直处在工作状态,不断地作出反应,即免疫系统始终经历着受刺激-被激活-调节-控制-修复的过程。

关于蝙蝠这种动物,还有许多尚未解开的谜题,而且由于种群数量多、昼伏夜出的习性等,研究蝙蝠很不容易,从蝙蝠新物种的发现,到蝙蝠行为的观察,再到基因、病毒的分析都还在进行中。

自然界中蝙蝠的寿命在20到40岁之间,平均寿命在37岁,就单从寿命来看,这又是一件比较神奇的事情。

因为我们现在都知道蝙蝠携带大量的人畜共患的病毒,而且很有致命性,但蝙蝠既不会生病,而且似乎对其寿命也没有任何影响。还有在哺乳动物中,新陈代谢(其与心率有关)、体重和寿命之间有一个相对简单的关系。在大多数情况下,随着哺乳动物体型的增大,新陈代谢会减慢,寿命也会延长。

例如,一头蓝鲸体重可达180吨,心率在潜水时可低至每分钟2次,返回海面时最高37次,可以活到80岁,一头非洲象体重5.5到8吨之间,心率为每分钟40次,可以活到70岁,而一只普通的家鼠体重就较下,心率也快,一般只能活1到3岁。当然也有例外,我们人类就是其中之一,我们现在的寿命大约是同类型哺乳动物的四倍,例如熊的体重往往比我们大很多,但很少能活过30岁。

人类的话确实是个例外,但在远古时代还是很符合以上的规律的,例如:茹毛饮血的年代人的平均寿命其实也在二十来岁左右,进入农耕时代人类的寿命就得以增加,这是因为我们饮食结构和生活条件的改善。现在的人的平均寿命已经达到了76.8和82.9岁之间。

但蝙蝠无论如何在哺乳动物里面都是个例外,其寿命远远超过它应该有的寿命,因为蝙蝠的体型小,其飞行时最高心率可达791到1066次每分钟,上文也说了有些甚至能活到41岁,这比同样大小的哺乳动物寿命长了将近8倍,而且生活在高纬度地区的蝙蝠寿命要比靠近赤道生活的蝙蝠平均寿命要长。下面就说下蝙蝠为何可以和病毒和谐共处,为什么拥有如此长的寿命?

蝙蝠缺失某种对病毒敏感的基因,而且它们的心率、体温波动范围很大

蝙蝠能够迅速传播感染人类的病原体,但它们不会遭受人类已知的最危险、最致命的病原体的侵害。研究人员通过对蝙蝠基因的分析后指出,蝙蝠的健康和寿命与它们飞行能力之间有着密切的关系。

蝙蝠不仅会飞,而且能长时间飞行,在这个过程中机体必须提供足够的能量保障,那么新陈代谢、心率、体温这些指标都会大幅提升,例如:心率每分钟达到1000次左右,体温升到40度左右。这个过程就会破坏蝙蝠的正常细胞使其产生在体内游离的DNA片段(自由基),一般情况下,免疫系统会认为这些游离的物质是外来病毒,并发起攻击,但蝙蝠为了正常飞行在进化的过程中改造了自己的基因。

科学家研究了大型果蝠和小型食虫蝙蝠的基因,发现这两种蝙蝠的基因都缺失了一部分,而缺失的这部分基因会激活免疫系统对病毒进行强烈的反应,并产生大量的细胞因子风暴。这些细胞因子其实是一种求救信号,它会让免疫系统霎时间火力全开,以损敌一千,自伤八百的方式去攻击病毒,最后导致免疫系统过度反应损伤自身细胞,危机生命。

这种过度反应实际上是在杀死了宿主,而不是病毒本身。事实证明,蝙蝠缺失的这部分基因正是它不生病可以和病毒和谐共处的原因。而蝙蝠的免疫系统在自身受到感染时不会产生这种破坏性的细胞因子反应。

蝙蝠并非对所有的感染都可以免疫,事实上,北美有数百万只蝙蝠经常会死于一种叫白鼻综合症的真菌感染。这种真菌就可以引起蝙蝠免疫系统的反应过度,最后杀死蝙蝠。

飞行能力与蝙蝠的寿命息息相关

除了避免病毒感染,蝙蝠也不会患上与年龄有关的疾病或癌症。蝙蝠的体型和老鼠差不多,但老鼠只有两到三年的寿命。蝙蝠的寿命在20到40岁之间。研究人员认为这与蝙蝠的飞行能力有关。

飞行是一种消耗大量能量的极限体力活动。这会产生自由基,导致组织损伤和癌症等疾病。因此蝙蝠在进化中还拥有了大量的DNA修复基因,其中包括一种名为P53的基因,它参与修复受损的DNA。这就使得蝙蝠随着年龄的增长并不会患一些老年疾病,就算细胞分裂再快,也不害怕发生错误和损伤。

还有虽然蝙蝠在飞行中的心率高,但它一天中有70%时间是在休息,心率会明显下降,体温也会降至38度,并且高纬度的蝙蝠在冬天也会冬眠,其心率会降至每分钟仅3—5次,体温会降至24~28度。因此高纬度冬眠的蝙蝠会比赤道附近的蝙蝠活得时间稍微长一些。

蝙蝠这种生物既可以与病毒共存,也拥有很强的基因修复功能,因此就拥有了很长的寿命。

这是蝙蝠使用的算法系统决定的事。

因为进化过程中蝙蝠选择了飞行,而飞行时需要非常高的新陈代谢速率,蝙蝠飞行时心率可高达800~1000次每分钟。飞行导致的代谢升高,导致氧化应激水平也会升高,为了对抗飞行带来的这些结果,在500万年前的一次基因突变中,蝙蝠演化出独都DNA损伤修复的能力,它们的体细胞有极限的的分裂次数(5000次),远超人类的体细胞通常分裂次数的50~100次,DNA修复使得细胞分裂从不出错,不会诱发癌症。

这种演化使得蝙蝠寿命有逆天的30年,而题主提到的仓鼠心跳次数才500次,寿命却只有3年。

价值

在生态系统中的价值

目前,生态系统的保护已经是人所共知的话题,而在生态系统的保护中尤其要注意关键物种的保护,一旦这些关键种数量发生大变化,就容易导致生态系统平衡的破坏,在热带和亚热带地区的原始森林中,大蝙蝠亚目的蝙蝠(果蝠)往往是关键种。这里涉及到动植物协同进化的问题:大多数热带植物幼体根本无法在亲本的阴影里正常发育,一些母树甚至产生毒素阻止其幼树成熟(化学他感作用)。因此,植物种子必须传播到远离亲本的地方才能保证种群的繁衍和扩散,果蝠便将大量果实带到远离母树的地方,吃完果实后将种子扔掉,种子落地、发芽、生根,逐渐生长成茂盛的植物。对于无花果一类包含很多小种子的果实,果蝠将整个果实吃掉,种子随后被蝙蝠排泄到各处。研究表明,有些无花果只有经过果蝠或鸟类胃的消化才能发芽。

它的呼吸频率可能很低。

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