遷徙的鳥(niǎo)類如何參加馬拉松比賽在長(zhǎng)途飛行中燃燒肌肉和器官
對(duì)于一些水鳥(niǎo)來(lái)說(shuō),遷徙的鳥(niǎo)類可以完成長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的不間斷飛行以獲得鳴禽和幾天的繁殖或越冬場(chǎng)地。馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的生態(tài)生理學(xué)家亞歷山大·格森說(shuō),在這樣的飛行過(guò)程中,鳥(niǎo)類的代謝率非常高,以儲(chǔ)存的脂肪為燃料,但在肌肉和器官中燃燒蛋白質(zhì)的過(guò)程還不是很清楚。
現(xiàn)在,他已經(jīng)獲得了為期三年756,000美元的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)撥款,以徹底調(diào)查這一現(xiàn)象的后果和機(jī)制,這有時(shí)會(huì)導(dǎo)致遷徙鳥(niǎo)類的肌肉和器官大幅減少,但可能不會(huì)導(dǎo)致功能的重大損失。
正如他解釋的那樣,“有證據(jù)表明,除了大腦和肺部之外,有些鳥(niǎo)類的肌肉質(zhì)量減少了20%,肝臟,腸道,腎臟和其他器官的質(zhì)量損失高達(dá)50%。這個(gè)半球,在飛行過(guò)程中,黑熊鶯在水面上飛行了22個(gè)小時(shí),在那里他們絕對(duì)無(wú)法停止。當(dāng)你進(jìn)行這樣的馬拉松比賽時(shí),你要么用盡燃料或水,但是這些鳥(niǎo)可以通過(guò)代謝他們的肌肉和器官組織來(lái)產(chǎn)生“。
他補(bǔ)充道,“我們對(duì)飛行過(guò)程中發(fā)生的事情感興趣,能源來(lái)自哪里,以及它們?nèi)绾伪3炙胶?。水是由新陳代謝產(chǎn)生的,并且最大限度地降低蛋白質(zhì)產(chǎn)量。但是當(dāng)你失去20%的水分時(shí)會(huì)發(fā)生什么。你的胸肌嗎?你失去了功能還是只是尺寸?這些是我們的一些問(wèn)題。“
Gerson表示,這項(xiàng)研究將使用兩種超專業(yè)工具,這些工具不適用于大多數(shù)研究人員:現(xiàn)場(chǎng)便攜式定量磁共振成像(QMRI)機(jī)器,以及專門(mén)用于研究鳥(niǎo)類長(zhǎng)時(shí)間飛行的風(fēng)洞,世界上僅有的三種之一,位于安大略省倫敦西部大學(xué)的禽類研究高級(jí)設(shè)施。
實(shí)驗(yàn)系列將研究一個(gè)較大物種的體脂,瘦肉質(zhì)量和含水量,Swainson的鵝口瘡,以及一個(gè)較小的黃腰鶯,在野外以及在氣候控制的風(fēng)洞中飛行的野生鳥(niǎo)類。在那里,研究人員可以操縱濕度和溫度等因素來(lái)研究呼吸損失的水量。Gerson指出,這與氣候變化有關(guān),因?yàn)樵跍嘏目諝庵酗w行意味著更多的蛋白質(zhì)和水分流失。
他的研究團(tuán)隊(duì)也將著眼于水-Loss非飛行條件下的價(jià)格,在休息,并尋求移民和非移民之間的差異。此外,Gerson及其同事將進(jìn)行代謝表型分析,并使用轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究UMass Amherst分子生物學(xué)家Courtney Babbitt和Larry Schwartz研究蛋白質(zhì)分解和再生的分子機(jī)制。
Gerson打算讓來(lái)自不同背景的許多本科生和研究生參與研究,培訓(xùn)他們使用適用于許多科學(xué),技術(shù),工程和數(shù)學(xué)(STEM)領(lǐng)域的一系列尖端技術(shù)。他們將為當(dāng)?shù)氐褪杖雽W(xué)區(qū)的中學(xué)生制定和實(shí)施科學(xué)傳播和推廣計(jì)劃尚待確定。
在三年結(jié)束時(shí),Gerson說(shuō):“我們希望更好地了解氣候?qū)︼w行代謝的影響,并更好地了解蛋白質(zhì)分解的功能后果,這有可能令人興奮,因?yàn)樗鼈儠?huì)燃燒大量的肌肉和似乎并沒(méi)有表現(xiàn)出任何戲劇性的功能損失。它可能會(huì)給已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間的問(wèn)題帶來(lái)一些新的啟示。“
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