失眠黨有救了！中國科學家發現馴鹿“能熬夜”的密碼，還登上了《科學》雜誌封面

白天醒不了，晚上睡不著？生物鐘一旦亂了套，如何拯救你的睡眠？

關於這個問題，中國科學家領銜的國際研究團隊，已經從馴鹿的基因組中找到了答案。

（最新一期《科學》雜誌封面）

6月21日，《科學》（Science）上發表了一篇研究文章，中國科學家領銜的國際團隊，透過對馴鹿的基因組進行研究，解釋了為什麼馴鹿不容易患癌、它們如何適應惡劣環境、如何產生更多的維生素D等問題。研究結果在醫學領域具有深遠影響。

An international team led by Chinese scientists explained why deer are less likely to develop cancer， how reindeer adapt to the harsh environments， and how they produce more Vitamin D。 The answers could have far-reaching medical implications。

這篇研究文章是該研究團隊在《科學》雜誌上發表的三篇論文之一。

（中國學者及其合作者連發三文揭示反芻動物適應性進化之謎，圖片來源Science）

據悉，這支由中國農科院特產研究所特種動物營養與飼養創新團隊聯合西北工業大學、蘇州大學、挪威生命科學大學、中國科學院組成的團隊，透過研究反芻動物基因組，得出了一系列對人體健康問題解決具有關鍵作用的成果。

（西北農林科技大學研究團隊）

“瞭解反芻動物的進化歷史，可以幫助我們改進再生醫學、腫瘤生物學、睡眠紊亂和骨質疏鬆症等醫學研究，幫助我們培育新品種家畜。”中國科學院昆明動物研究所研究員、文章通訊作者王文教授表示。

“Understanding the evolution of ruminant animals can improve our research in regenerative medicine， tumor biology， sleeping disorder and osteoporosis， and it may also help us breed new livestock in the future，” the paper‘s corresponding author Wang Wen， researcher of Kunming Institute of Zoology under Chinese Academy of Sciences， told Xinhua。

什麼是反芻動物？

反芻動物是超過200種特殊的陸生植食性動物的統稱，包括常見的家畜。

反芻是指進食經過一段時間以後將在胃中半消化的食物返回嘴裡再次咀嚼，反芻動物就是具有反芻這種消化方式的動物。

論文介紹稱，反芻動物是最成功的哺乳動物類群之一，具有廣泛的形態和生態多樣性，包括幾種主要的牲畜種類，如牛、水牛、犛牛、綿羊和山羊。反芻動物已經進化出幾個顯著特徵，如多室胃、骨質角、特殊的牙齒、善於奔跑，以及身材變化範圍大等。

The ruminants are one of the most successful mammalian lineages， exhibiting extensive morphological and ecological diversity and containing several key livestock species， such as cattle， buffalo， yak， sheep， and goat。 Ruminants have evolved several distinct characteristics such as a multichambered stomach， cranial appendages （headgear）， specialized dentition， a highly cursorial locomotion， and a wide range of body size variations。

從馴鹿身上解鎖“睡眠密碼”

該研究團隊繪製了44種反芻動物的基因組，其中包括鹿、牛和羊。

A trio of reports published on Thursday in the journal Science mapped out the genomes of 44 ruminant species， a group of multi-stomached mammals including deer， cow and goat。

論文通訊作者、特產所副研究員李志鵬介紹，馴鹿主要分佈於歐亞大陸、西伯利亞南部和北美大陸的北緯48以北的苔原、山地和林區，是北極和亞北極地區大型反芻動物區系的典型代表。

長期處於極端的自然條件下，馴鹿時刻面臨酷寒、極為有限的食物供應，甚至是極晝極夜的環境，那麼，它們是如何調節自身的生理狀態以達到適應的狀態？

這是因為，馴鹿的節律通路中的核心調控基因（PER2）發生了

馴鹿特異性的突變

，導致PER2基因與另一個節律核心基因（CRY）無法結合，使馴鹿喪失了晝夜節律分子鐘，從而能適應極晝和極夜的環境。

簡而言之，研究人員發現，馴鹿與

晝夜節律相關

的基因發生了突變，導致它們幾乎沒有與晝夜節律相關的生物鐘，因而能在極端狀態下生活，而不會出現睡眠紊亂的情況。

They turned out to acquire a gene mutation that deprives the reindeer of the circadian clocks so that they can live without sleeping disorder through long nights and long days。

CD君用“人話”告訴你，要想沒日沒夜不睡覺還不精神紊亂，你得跟馴鹿寶寶一樣，基因突變！所以，還是正常作息吧。

不過，如果你正在經歷睡眠紊亂或無法調節生物鐘，這項研究或許會讓你看到曙光。

這些發現啟發研究人員研製藥物，用來治癒睡眠紊亂，幫助宇航員在太空飛行中調節生物鐘。

It may inspire scientists to design a drug to cure sleeping diseases or help astronauts adjust their biological clocks during space travel。

此外，研究人員還表示，這些新發現的與晝夜節律失常相關的基因還可以為治療季節性情感障礙、失眠和抑鬱症提供方案。

……the newly identified genes related to circadian arrhythmicity could inform approaches to treat seasonal affective disorders， insomnia and depression。

從鹿角中破譯“抗癌密碼”

馴鹿寶寶們在極端環境中仍然能夠茁壯成長，尤其是一對美麗的犄角，幅寬甚至可達1。8米，而且每年更換一次，舊的剛剛脫落，新的就開始生長。

研究人員發現，馴鹿不容易得癌症，這一秘密其實就蘊含在可再生的鹿角上。

這項研究彙集221個牛科和鹿科動物的轉錄組並進行分析，發現反芻動物的角具有共同的基因、細胞和組織起源。

進一步分析表明，腫瘤發生和神經發生相關的途徑可能介導鹿角的快速再生；特別是大量的抑癌基因，如p53通路的基因受到了強烈的自然選擇，可能與鹿科動物癌症發生率很低有關。

最引人注目的發現是鹿角組織的再生特性是在打通了獨特的癌症相關訊號通路，並讓腫瘤抑制基因得到高度表達後，得以實現的。

Most striking， however， is the discovery that the regenerative properties of antler tissue are made possible through the unique exploitation of cancer-associated signaling pathways and the high expression of tumor suppressing genes。

研究人員使用基因組圖譜，發現鹿角每天可以生長2。5釐米，只有當有骨質角的反芻動物利用癌症相關的分子通路和高度表達的腫瘤抑制基因，才使得鹿角的生長成為可能。

…the researchers used the genome map and found the growth of antlers —— as much as 2。5 centimeters a day —— was only made possible as those headgear-bearing ruminant animals utilized cancer-linked molecular pathways and highly expressed tumor suppressing genes。

簡而言之，鹿角再生能力和鹿的抗癌能力源於同一通路調控。瞭解這一機制，將會為再生醫學和癌症研究帶來新的契機。

此外，我們都知道，骨頭的生長離不開鈣，曬太陽是補鈣的好辦法。但長期處於極端環境下的馴鹿寶寶，得不到充足的光照，是如何保證鹿角快速生長的？

研究發現，馴鹿控制維生素D代謝的基因在自然選擇作用下，有

”

遠高於其他動物，因此保障了它們在低光照（例如極夜）條件下，仍然能夠高效率地進行新陳代謝，促進鹿角的生長。

該研究得出的可能的分子機制，將用於脆骨病的治療。

This can be a potential molecular mechanism used to treat brittle-bone disease， according to the study。

兩個關鍵酶活性

這項研究也揭示了一個令人悲傷的結論：人類活動對反芻動物的生存狀態產生了消極的影響。

近10萬年前，人類走出非洲後，反芻動物的物種數量明顯下降，這顯示了早期人類活動對反芻動物種類的影響。

人口統計歷史資料表明，在10萬年前到5萬年前這段時期，大多數反芻動物都發生了大規模種群衰退事件，而這在時間上和空間上與不同大陸上人類活動的增加同時發生。

Investigations of demographic history revealed massive population decline events that occurred in most ruminant species， starting from ~100，000 to 50，000 years ago， which was temporally and spatially concurrent with the increased human activities on different continents during this period。

編輯：胡雨濛

實習生：戚琦

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