為什麼蝙蝠只要吸血就能活?

by:時時
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說到蝙蝠,很多人都會和吸血鬼聯想在一起,但為什麼蝙蝠會吸血呢?最近有科學家在吸血蝙蝠的DNA裡面找到了答案。

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在貝里斯(Belize),一隻吸血蝠在夜間飛出來狩獵。最近有科學家發現,吸血蝙蝠可以將血液當作正餐的祕密就藏在牠們的DNA裡。

路透社

喝血當正餐  還需要先天因素

血液當中很少養分醣類或維他命,在血液裡面還可能帶有不少病原體而感染疾病,世界上只有三種哺乳類動物把血液當作養分來源,而且這三種都屬於吸血蝠亞科(vampire bat)。

吸血蝙蝠有尖銳的牙齒和特化的腎功能,讓吸血蝙蝠可以將高蛋白質的血液當作養分來源,而且吸血蝙蝠還可以在一天之內喝下血液量相當於自己體重的一半。

最近有研究發現,秘密就藏在吸血蝙蝠的DNA裡。

吸血蝙蝠有更多跳躍基因

研究團隊首先注意到的是,吸血蝙蝠和其他的蝙蝠的基因組很相似,但吸血蝙蝠卻多了不少「跳躍基因」。

研究更進一步發現,這些跳躍基因讓吸血蝙蝠有能力抵抗病毒,還可以代謝脂肪和維生素,證實了跳躍基因在蝙蝠的飲食進化上發揮了關鍵的效用。

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研究發現,吸血蝙蝠的跳躍基因提升了吸血蝙蝠突變的能力,讓吸血蝙蝠可以抵抗病毒。在玉米裡面,常常會發現同一支玉米裡面,會有幾粒玉米的顏色很不一樣,就是因為跳躍基因改變了這幾粒玉米的基因序列,

Photo: Vilseskogen

突變強化了吸血蝙蝠的抵抗力

研究發現,在常見的吸血蝙蝠當中有一種叫做MULE-MuDR的跳躍基因,這種跳躍基因具有很高的突變性。

這種基因讓吸血蝙蝠很容易就能突變和免疫、代謝有關的基因,讓吸血蝙蝠不只有能力抵抗病毒,還可以代謝脂肪和維生素。這也是為什麼吸血蝙蝠吸血維生卻不會有事。

小補充:跳躍基因

跳躍基因(jumping genes),或稱為「轉位子」(transposon),可以改變基因組中的DNA序列,將某一段的DNA轉移到另一部份,在人體內也有跳躍基因的存在。

1940年代,美國遺傳學家麥克林托克(Barbara McClintock)從玉米基因的研究當中,發現了跳躍基因和跳躍基因的作用機制,她在 1983年獲頒諾貝爾生理醫學獎。

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除了跳躍基因外,吸血蝙蝠體內的微生物也是讓吸血蝙蝠得以從血液中獲取足夠養分的秘密,而這些吸血蝙蝠體內的微生物多半是透過會吸血的蜱和跳蚤傳播的。圖為美國麻州的肩板硬蜱(deer tick)。

Photo: Michiey

體內微生物也是一大功臣

研究團隊還發現,在吸血蝙蝠的腸道中的微生物也參與了消化、免疫系統,來維持吸血蝙蝠的健康。這些微生物和吸血蝙蝠共生,隨著吸血蝙蝠的基因組變化一起發展,成為了吸血蝙蝠得以吸血維生的關鍵。

吸血蝙蝠體內的微生物群和其他蝙蝠相比,還有可以製造類胡蘿蔔素等的維生素酶,這讓吸血蝙蝠雖然以血液維生,仍然可以補充到血液當中缺乏的維生素。

別人會得病 但吸血蝙蝠不會

負責這項研究的門多薩(Zepeda Mendoza)博士和同事在篩選蝙蝠糞便中的細菌DNA時,發現蝙蝠體內的微生物有助於阻止血液凝結,讓吸血蝙蝠喝下的血液不會凝結成血塊。

還不只如此,吸血蝙蝠的腸道微生物群還有超過 280種的細菌,而且這些細菌多半是透過會吸血的蜱和跳蚤傳播到吸血蝙蝠體內的。換作是其他的哺乳類動物來說,從吸血蜱和跳蚤傳播到體內的細菌會引發疾病。

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另一項澳洲研究發現,蝙蝠的免疫系統和人類不太一樣,似乎一直處在啟動的狀態,卻不會引起發炎反應。如果進一步研究蝙蝠的免疫系統作用機制,或許有助於應用在人體上。圖為澳洲布里斯本(Brisbane)拍攝到的黑色狐蝠。

Photo: Duncan McCaskill

全年無休的干擾素

免疫學家貝克(Michelle Baker)就指出,在人體體內通常會有一些稱為干擾素(interferons)的蛋白質,在體內受到病原體侵入時會啟動防禦機制,讓人體有能力可以對抗病原體侵入。

貝克博士表示,她在自己的研究當中發現,黑色狐蝠(flying fox)不論體內有沒有受到病原體感染,牠們體內干擾素防禦機制一直都是啟動的狀態,使得狐蝠能在體內出現病原體的第一時間就做出反應。

蝙蝠的免疫系統或許可以應用在人體上

這種特殊的機制不只有狐蝠,其他的蝙蝠包含吸血蝙蝠也有。貝克博士質疑,如果干擾素一直都是啟動的狀態,是否代表蝙蝠沒有自身免疫系統,抑或是蝙蝠有很多套自身免疫系統同時進行著?

貝克博士表示,如果可以檢驗蝙蝠的免疫系統,在蝙蝠的基因當中能找到不同於人類、感染到病原體時不會引起發炎反應的基因,或許就能應用在人體體內控制病原體的反應上。


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參考資料:
01 DNA secrets of how vampire bats became bloodthirsty
02 Blood-feeding vampire bats evolved and survive thanks to 'jumping genes' and gut microbes
03 Iron guts give vampires immunity when they raid blood bank
04 We Finally Know How Vampire Bats Are Able to Drink Blood And Survive