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啮齿类动物不吃粪便会变傻?

2020-07-13 中国科学报 李晨阳
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  “食粪”是布氏田鼠与生俱来的习惯。为了弄明白这种行为究竟有何意义,科学家想办法让布氏田鼠吃不到自己的粪便,结果意外发现,这些田鼠的“智商”和“情商”好像降低了。

  吃粪便不仅影响营养代谢,还能影响认知能力——这项出乎意料的研究成果,近日发表于《国际微生物生态学学会会刊》。

  动物界流行吃粪便

  与人间行为准则不同,吃粪便在动物界不仅不丢人,还很流行。蜣螂、苍蝇等昆虫自不必提,兔子、老鼠等哺乳动物也对粪便甘之如饴。憨态可掬的澳大利亚国宝考拉,从小就吃妈妈特供的“母爱营养粪便”长大。

  “就连猩猩、猕猴等非人灵长类动物,也有食粪行为——大猩猩会通过食粪获得维生素。” 论文共同第一作者、中科院动物研究所博士薄亭贝说。

  “用学术的眼光看,食粪行为可以分为两大类:吃自己和同类的粪便;吃其他物种的粪便。”论文通讯作者、中科院动物研究所研究员王德华向《中国科学报》解释,“吃其他物种的粪便通常是由于营养或能量需求,而吃自己和同类的粪便,除了营养和能量需求外,则可能有特殊的生理学意义。”

  吃粪便对动物身体最直接的影响是什么?科学家首先想到,这很可能会改变动物的肠道菌群。而肠道微生物组有着“第二基因组”之称,对动物各方面的影响都不容小觑。

  此前王德华课题组就曾证明,肠道菌群可以调节布氏田鼠的能量代谢和热量产生,帮助这种小动物抵御寒冷。

  这一次,他们再次以肠道菌群为切入点,研究食粪行为如何影响布氏田鼠的生理和行为活动。

  吃不到粪便找不到家

  研究人员一方面给布氏田鼠戴上长长的塑料脖套,让它们的嘴够不到自己的屁股;另一方面把鼠笼底部改造成铁丝网,让它们自己产生的粪便直接从网孔中漏下去。双管齐下——这些布氏田鼠再也不能愉快地吃粪便了。

  之后研究人员检测了布氏田鼠肠道菌群的变化,发现它们的肠道菌群多样性有所下降,拟杆菌门增加、厚壁菌门降低。这些变化可以随着食粪行为的恢复而逆转。

  此外他们还发现,被限制吃粪便的布氏田鼠虽然饿得更快、吃饭更多,体重却出现了下降。从生理指标来看,它们的盲肠内容物短链脂肪酸含量降低(尤其是乙酸、丙酸和丁酸)、胃饥饿素增加,甲状腺激素T3水平、下丘脑和海马体中酪氨酸羟化酶含量以及多巴胺和5—羟色胺等神经递质含量下降。

  如果说上述结果还在意料之中,另一项发现让科学家们都直呼“没想到”。

  不能任性吃粪便的布氏田鼠,似乎变得比往日迟钝了一些。科研人员灵感一现,临时增加了一系列认知能力测验。结果发现,相比想吃就吃的小伙伴们,禁食粪便的布氏田鼠更容易迷路,对熟悉的和陌生的事物傻傻分不清,辨认其他伙伴的能力也下降了。

  变傻了,还有救吗?科研人员给这些布氏田鼠补充了一种叫做乙酸盐的肠道菌群代谢产物,发现它们的认知能力有了明显改善。

  人类不吃粪便,难道是文明的傲慢?

  “我很欣赏研究食粪、肠道微生物群和大脑功能之间联系的大量实验。作者认为限制食粪改变了肠道菌群和形态,并可能通过调节神经递质来改变某些行为。” 审稿专家如此评价,“这表明某些大脑功能必需的营养素可能需要通过食粪来摄入。”

  既然吃粪便对一些动物的大脑功能如此重要,如果人类也能屈尊吃一点粪便,是不是也能变得更聪明?

  王德华解释道:“对布氏田鼠来讲,食粪行为是与生俱来的,不是后天习得的。这种先天行为,往往对动物有着非常深远的意义。一旦改变,常常会有不利影响。而人类并没有这样的行为,因此应该是没有必要的。”

  还有一个问题值得深思:人类是本身就没有食粪行为,还是因为文明的教化,所以无法接受这种行为?

  论文共同第一作者、中科院动物研究所副研究员张学英严肃回答:“人类应该是没有食粪行为的。随着人类的进化、食物质量的增加和多样化以及文明的教化,人类本身不需要食粪行为来弥补能量需求。”

  “从行为进化角度,动物的食粪行为对于维持体内微生物稳态和健康非常重要,但食粪行为也会带入一些致病菌或环境污染物等。在人类经过一次消化就能获得足够营养的情况下,食粪行为对人类没有存在的必要。”他说。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41396-020-0711-6

打印 责任编辑:侯茜

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