最近天氣越來越熱，你的毛孩子白回來了嗎？

你敢信這是同一只貓？圖片來源網(wǎng)絡

很多養(yǎng)了暹羅貓的鏟屎官都知道，氣溫一降，自家毛孩子就化身“挖煤工”，毛色越來越深，稱它們是貓中變色龍真是一點都不夸張。

不過，暹羅貓憑什么可以隨著溫度變化任性換裝呢？

因為溫度，它們改變了毛色

為了解釋清楚這個問題，我們先得認識一個基因——TYR基因，它是負責合成酪氨酸酶的，這個酪氨酸酶可不簡單，它參與黑色素的合成與色素沉積。

一般來說，酪氨酸酶的活性越高，黑色素就合成越快越多，動物毛發(fā)的顏色也就越深，反之則呈現(xiàn)淺色。

那這和暹羅貓隨溫度變色又有什么關系呢？

原來，暹羅貓的TYR基因有些特別，它發(fā)生了突變，合成的酪氨酸酶出現(xiàn)了缺陷，無法正常發(fā)揮作用。

暹羅貓，圖片來源萌爪醫(yī)生

如果是完全失去作用，那暹羅貓也不會因此獲得“變色”的特異功能。

神奇就神奇在這種有缺陷的酪氨酸酶僅僅是無法在正常體溫下起作用，可一旦皮膚溫度降低到33℃以下，它就會恢復活性，又能正常工作了。

這么一來，就導致暹羅貓一到冬天就開始色素沉淀，越來越黑。

伯曼貓，它也是TYR基因發(fā)生突變，但和暹羅貓不一樣，圖片來源萌爪醫(yī)生

其實擁有這種神奇換裝技能的動物還有不少，比如一些兔子（喜馬拉雅兔）也會出現(xiàn)類似的突變。

不過，溫度影響動物毛色還真不是什么值得大驚小怪的事情，有些動物，連性別都是溫度說了算。

溫度變了，寶寶的性別也得變

通常來講，生物的性別由遺傳物質決定。不過，凡事都不是絕對的，自然界還有一些生物，它們的性別受環(huán)境影響很大。其中最重要的一個因素，就是溫度。例如，許多爬行動物的性別由卵孵化時的環(huán)境溫度決定。而且，不同物種對溫度的敏感度及響應方式也存在差異。

有些動物溫度高時，后代普遍發(fā)育為雌性，溫度低時為雄性；有些則剛好相反；還有一些則是只有在特定的溫度范圍才發(fā)育為雌性或雄性。

溫度對動物性別的影響有多大呢？舉例來說，34℃下，奧利亞羅非魚產(chǎn)生的后代有97.8%為雄性，27℃下則63%為雄性[1]。

3種羅非魚，圖片來源網(wǎng)絡

海龜是大家比較熟悉的一類后代性別受溫度調(diào)控的動物，每到繁殖季節(jié)，海龜就會游回祖祖輩輩都鐘愛的那塊沙灘開始產(chǎn)卵。

海龜，圖片來源 Hippopx

曾有研究團隊專門調(diào)查了澳大利亞大堡礁北部的綠海龜，發(fā)現(xiàn)在溫度稍高地區(qū)孵化的小海龜，99%為雌性，而在溫度較低的海域，雌性的比例明顯降低，大約為65%-69%。

后續(xù)研究顯示，綠海龜孵卵的沙灘溫度超過29.3℃時，雌性幼海龜?shù)谋壤龝@著增多。

一只綠海龜在珊瑚礁旁游泳，圖片來源 Wikipedia

讓研究人員憂心忡忡的是，受全球變暖的影響，近年來澳大利亞大堡礁北部生活的幼年綠海龜雌性比例大大增加，這給綠海龜?shù)淖迦喊l(fā)展蒙上了陰影 。

溫度低，也未必會冷

溫度不僅會影響動物的性別，還能塑造動物對冷熱的感知能力。

在紀錄片中，冰天雪地的南極，企鵝們?nèi)匀恍袆幼匀?，甚至還想去海里游個泳；烈日高照的非洲，大象還在悠哉游哉地散著步。

企鵝，圖片來源 Hippopx

看著這些景象，你有沒有很好奇呢？為什么企鵝不怕冷，非洲大象也對炎熱的天氣無動于衷？

非洲象，圖片來源 Hippopx

動物這種對溫度特殊的適應能力和體內(nèi)某種溫度感受器——瞬時受體電位TRP（transient receptor potentials）離子通道有關。

這是一類在外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)分布很廣泛的通道蛋白，主要工作原理是使陽離子通過細胞膜的跨膜離子通道，進而引發(fā)一系列細胞反應，讓生物感覺到冷熱。

研究人員對分布在不同生活環(huán)境下的脊椎動物的TRP離子通道進行研究，發(fā)現(xiàn)TRP離子通道的冷敏感性在南極企鵝和非洲大象之間存在巨大差異，企鵝的冷敏感性明顯低于非洲象。

所以，企鵝雖處在寒冷的環(huán)境下，但自己卻不覺得有多冷，反之，非洲象也沒覺得非洲有多熱（怎么有點掩耳盜鈴的感覺？）。

為了進一步證實TRP離子通道的作用，研究人員通過轉基因技術，讓原本冷敏感性高的小鼠表達冷敏感度低的TRP離子通道，結果小鼠變得更偏好低溫環(huán)境。這進一步證實了TRP離子通道可以影響動物對溫度的感知。

最后，研究人員提出了一種動物對溫度的適應機制：在進化過程中，為了適應變化的環(huán)境溫度，生物會不斷改變TRP離子通道的敏感性，來調(diào)整身體對冷熱的感知能力，從而更好地適應環(huán)境。

太冷太熱怎么辦？當然是睡覺

溫度變化還與動物的睡眠周期有關，這個問題在模式生物果蠅的身上研究比較透徹，我們就以果蠅為例來做說明。
研究人員發(fā)現(xiàn)，果蠅體內(nèi)存在一種“溫度計”式的神經(jīng)回路，這個回路可以將外部的低溫信息傳遞給大腦，抑制果蠅大腦中促進清醒的神經(jīng)元細胞。這樣一來，低溫環(huán)境中的果蠅就很難迅速清醒過來（而且，實驗證明這種抑制作用在早上表現(xiàn)得更加明顯，是不是突然找到起床困難癥的病因了）。

果蠅大腦對不同溫度的反應不同，圖片來源 current biology

進一步研究表明，果蠅觸角上有一類神經(jīng)細胞專門負責報告外界的低溫，當環(huán)境溫度低于果蠅的“舒適區(qū)”（25℃）時，這種感知寒冷的神經(jīng)細胞就會持續(xù)活躍，向大腦發(fā)出“寒冷”信號，而且氣溫越低信號越密集。

果蠅大腦中睡眠-覺醒周期控制中心有一組神經(jīng)元，就專門負責接收這種寒冷信息。接收信息后，這些神經(jīng)元的活動性就會持續(xù)受到抑制，阻擋果蠅從睡眠中清醒過來。

睡不醒“低溫嗜睡”的極端例子就是冬眠了，這種特殊的行為有助于動物躲避嚴寒，大大提高了動物應對不良自然環(huán)境的能力。

當然，溫度過高對動物來說同樣是一種環(huán)境脅迫因素。怎么辦？很多動物依舊選擇了直接睡過去——夏眠。眼睛一睜一閉，高溫季節(jié)就過去了，豈不美哉。

溫度對生物的影響無處不在，不過作為爬到食物鏈頂端的生物——人，我們對溫度變化最直觀的感受估計就是不同時節(jié)的美味了，比如最近的“春季特供”——香椿，你嘗了嗎。

香椿炒雞蛋超好吃噠，圖片來源見水印

參考資料：[1] Desprez D, Mélard C. Effect of ambient water temperature on sex determinism in the blue tilapia Oreoc

[2] 龔世平, 史海濤, 徐汝梅. 龜類溫度依賴型性別決定的保護生物學意義[J]. 生物學通報, 2005, 40(3):8-9.

[3] 馬雙陶, 曹廷兵, 馬麗群, 羅志丹, 郝新忠, 王利娟, 劉道燕, 祝之明. 瞬時受體電位通道家族M8型受體轉基因小鼠模型的建立, 中國醫(yī)科大學學報. 2010, 39(04)


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