猶他州大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣溫變暖時(shí)，蠑螈的正常飲食中含有的有毒雜酚油的能力降低 - 這表明全球變暖可能會(huì)傷害食用植物的動(dòng)物。“這項(xiàng)研究增加了我們對(duì)氣候變化如何影響哺乳動(dòng)物的理解，因?yàn)樗鼈兿娘嬍扯舅氐哪芰κ艿綔囟壬叩挠绊懀?rdquo;生物學(xué)家Denise Dearing說，該研究的高級(jí)作者1月13日在英國期刊Proceedings上發(fā)表英國皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B。“這種現(xiàn)象將導(dǎo)致動(dòng)物改變他們的飲食，減少他們吃的植物材料的數(shù)量，遷移到較涼爽的棲息地或在當(dāng)?shù)販缃^，”該大學(xué)的杰出教授和生物學(xué)主席迪林說。

這項(xiàng)新研究的第一作者，生物學(xué)博士生Patrice Kurnath說：“我們發(fā)現(xiàn)沙漠蠑螈在溫度略高的溫度下吃自然飲食的時(shí)間更為艱難。就氣候變化而言，這項(xiàng)研究表明，植物食用動(dòng)物遍布全世界可能在處理他們喜歡的食物來源時(shí)遇到問題。“

雖然并非所有的動(dòng)物飲食都像木本植物和其他嚙齒動(dòng)物一樣有毒，如吃雜酚油灌木或杜松，但大多數(shù)哺乳動(dòng)物在飲食中都會(huì)攝入一些毒素。在一場持續(xù)的進(jìn)化戰(zhàn)中，植物進(jìn)化出化學(xué)防御，防止被吃掉，動(dòng)物進(jìn)化出肝酶或其他方法來克服或避免植物毒素。

迪林指出，“超過40%的現(xiàn)有哺乳動(dòng)物只吃植物”，還有更多吃一些植物。“大多數(shù)植物都會(huì)產(chǎn)生毒素，因此大多數(shù)吃植物的哺乳動(dòng)物都會(huì)吃有毒化合物，隨著氣候變暖，這可能會(huì)變得更加困難，”她補(bǔ)充道。她說，鳥類也可能受到影響。

Kurnath說含有有毒植物的動(dòng)物的動(dòng)物包括兔子，鼠兔，土撥鼠，負(fù)鼠，鹿，駝鹿，麋鹿，大角羊和家養(yǎng)的綿羊，馬，甚至奶牛。“任何自由放養(yǎng)的家畜都將面臨毒素植物，”她說。

先前的研究表明，哺乳動(dòng)物攝入的植物化學(xué)物質(zhì)在溫暖的溫度下會(huì)變得更加有毒。這項(xiàng)新的研究表明，溫度如何影響沙漠蠑螈(Neotoma lepida) - 也稱為包裝大鼠 - 能夠耐受雜酚油灌木中的有毒樹脂，這種樹脂占其正常飲食的四分之三。雜酚油樹脂含有數(shù)百種有毒化合物，而木本植物的生活量可以殺死或引起其他實(shí)驗(yàn)室嚙齒動(dòng)物的腎囊腫。

Kurnath和Dearing與畢業(yè)的Natalie Merz大學(xué)一起完成了這項(xiàng)研究。該研究由美國國家科學(xué)基金會(huì)，美國哺乳動(dòng)物學(xué)會(huì)和綜合與比較生物學(xué)學(xué)會(huì)資助。

早期研究發(fā)現(xiàn)了什么

Kurnath說，早些時(shí)候的證據(jù)表明溫度升高使植物毒藥毒性更大包括藥理學(xué)研究，顯示實(shí)驗(yàn)室大鼠在注射外來化合物后更高溫度下死亡。農(nóng)業(yè)研究表明，在較高的溫度下，因食用含有真菌的草而導(dǎo)致羊茅中毒的奶牛更容易病情加重，減肥，停止產(chǎn)奶，并且比生活在較涼溫度的感染奶牛產(chǎn)生不健康的牛。

至于沙漠蠑螈，Kurnath進(jìn)行了一項(xiàng)早期研究，顯示在較溫暖的溫度下，他們已經(jīng)減少了肝功能來處理毒素。將包裝大鼠麻醉，并且較溫暖的大鼠比較冷的木材睡得更久，表明后者更快地處理麻醉劑。

另外兩項(xiàng)研究表明，白喉蠑螈在溫度較低的溫度下比溫暖的溫度下吃毒杜松毒性更強(qiáng)，而正常杜松飲食的蠑螈可以比吃竹筍的燉菜更容易維持體溫 - 這表明當(dāng)肝臟更加努力工作時(shí)為了在較冷的溫度下分解毒素，它需要較少的提升來保持身體溫暖。

實(shí)驗(yàn)：溫暖限制了大鼠吃毒的量

在這項(xiàng)新研究中，研究人員對(duì)生活在溫度控制實(shí)驗(yàn)室和“代謝籠”中的沙漠蠑螈進(jìn)行了兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，以便測量其食物和水的攝入量，尿液和糞便。Kurnath說，woodrats重約三到五盎司，是“倉鼠大小 - 可能是肥胖的倉鼠”。

在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將woodrats喂食用從雜酚油灌木中提取的有毒雜酚油樹脂處理的商業(yè)兔飼料。在得到猶他州西南部莫哈韋沙漠的批準(zhǔn)后，收集了woodrats和雜酚油葉。

以前的研究發(fā)現(xiàn)，從山羊到考拉，負(fù)鼠和蠑螈的哺乳動(dòng)物減少了進(jìn)食，以避免過多的植物毒素。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)確定了生活在溫暖和涼爽溫度下的沙漠蠑螈的最大雜酚油量。

在實(shí)驗(yàn)中的16個(gè)woodrats中，7個(gè)生活在溫暖的溫度(大約82華氏度)，9個(gè)生活在夜間沙漠居民的涼爽溫度(大約72華氏度)。在實(shí)驗(yàn)開始之前，woodrats適應(yīng)這些溫度兩到三周。條件不是熱應(yīng)激，意味著大鼠容易維持正常的體溫。

允許大鼠隨意吃兔子和飲用水，而科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)的第一天慢慢地將兔子食物中的雜酚油濃度從沒有增加到21天后的12%。Woodrats不允許死亡，但如果他們失去了10%的體重，就會(huì)被從實(shí)驗(yàn)中移除。

結(jié)果：在溫暖的溫度下，woodrats總體上吃的食物較少，并且在涼爽的溫度下只能吃三分之二的木薯樹脂。

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)使用了30個(gè)woodrats：10個(gè)溫度(約84華氏度)，“室溫”(77華氏度)和涼爽(約70華氏??度)溫度。所有人都有無限的兔子食物和水，但這次他們喂了相同數(shù)量的雜酚油樹脂 - 每天大約八分之一盎司 - 持續(xù)10天。

如果伍德拉特的體重減輕了10%以上，他們就會(huì)被從實(shí)驗(yàn)中移除。研究人員測量了實(shí)驗(yàn)中三種溫度下嚙齒動(dòng)物的持續(xù)時(shí)間。

到實(shí)驗(yàn)的第五天，10個(gè)woodrats中只有3個(gè)保留在溫暖組中，10個(gè)中的6個(gè)保持在室溫組中，并且所有10個(gè)保持在冷卻組中。結(jié)果在第10天更加引人注目：溫暖組中的10只woodrats中沒有一只留在實(shí)驗(yàn)中，只有一個(gè)室溫組中的woodrats仍然存在，但是酷組中的10只嚙齒動(dòng)物中的10只仍然是在實(shí)驗(yàn)中因?yàn)闆]有一個(gè)人體重下降超過10%。

此外，即使所有三組都吃相同數(shù)量的雜酚油，較冷的老鼠在室溫和較溫暖的溫度下吃的食物比woodrats多三倍。

由于woodrats生活在涼爽，室溫或溫暖的溫度下，生物學(xué)家們預(yù)計(jì)雜酚油的耐受性會(huì)逐漸降低。相反，他們發(fā)現(xiàn)在涼爽的溫度下的woodrats可以忍受有毒的飲食，但那些在室溫和溫暖的溫度下卻沒有。“這是一個(gè)巨大的驚喜，”Kurnath說。“我們預(yù)計(jì)溫度會(huì)逐漸變暖，但可能會(huì)出現(xiàn)臨界溫度。”

迪林補(bǔ)充說：“似乎有一個(gè)閾值，哺乳動(dòng)物吃毒素變得非常困難。我們已經(jīng)確定了這個(gè)閾值[第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中77華氏度]。隨著氣候變化，它們將花費(fèi)更多時(shí)間在上面溫度閾值，對(duì)他們來說會(huì)更難。“

研究人員表示，在較溫暖的溫度下，毒素的肝臟處理可能會(huì)減少，因?yàn)橄旙⒈仨毻度敫嗟哪芰縼碚{(diào)節(jié)體溫。“在較溫暖的溫度下，燉菜更難以消耗有毒飲食的機(jī)制可能并不僅限于蠑螈，一般適用于食用植物的哺乳動(dòng)物，”迪林說。“隨著氣候變暖，食草動(dòng)物可能面臨更多限制菜單的選擇。”