2026年7月，發(fā)表于《科學(xué)》的一項(xiàng)研究揭開(kāi)了安第斯葉耳鼠這類嚙齒動(dòng)物在海拔6700米左右惡劣環(huán)境生存的演化奧秘。研究中整合生理代謝實(shí)驗(yàn)與基因組分析，篩選到的部分基因與代謝、呼吸產(chǎn)熱功能相關(guān)，以及葉耳鼠演化出專門用于食物解毒的遺傳特征。

文中嚙齒類動(dòng)物葉耳鼠生理表型測(cè)量技術(shù)方案：

1.基礎(chǔ)代謝率（BMR）測(cè)量： 使用計(jì)算機(jī)控制的3套SSI開(kāi)放式呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)，包括2套FMS多功能便攜式呼吸代謝儀（下左圖）和1套FOXBOX便攜式呼吸代謝儀（下中圖）等搭建的系統(tǒng)，以及溫度恒定30℃±0.5℃下，通過(guò)Expedata專業(yè)軟件（下右圖）記錄分析數(shù)據(jù)結(jié)果。

思考：為什么不使用實(shí)驗(yàn)大小鼠能量代謝籠測(cè)量系統(tǒng)？

2. 呼吸產(chǎn)熱VO2max測(cè)量：FOXBOX便攜式呼吸代謝儀+全身體積描記檢測(cè)系統(tǒng)，在暴露于寒冷（?5°C）氦氧混合氣約15分鐘期間同時(shí)測(cè)量流出O2和CO2讀數(shù)持續(xù)6至10分鐘間得到VO2max理想結(jié)果。文中產(chǎn)熱VO2max測(cè)量在三種不同O2分壓（PO2）下記錄，分別模擬0米（海平面；21% O2）、4300米（12% O2）和7000米（8.7% O2）海拔。該組合連用系統(tǒng)詳細(xì)技術(shù)方法，以及其它動(dòng)脈血氧飽和度、組織線粒體呼吸等請(qǐng)咨詢北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司。

低氧產(chǎn)熱能力：高海拔動(dòng)物的生理優(yōu)勢(shì)

 在低氧條件下，高海拔葉耳鼠緩解呼吸產(chǎn)熱下降的幅度顯著優(yōu)于低海拔同種個(gè)體和達(dá)爾文葉耳鼠。 在相當(dāng)于7000米左右的氧分壓下——已接近該物種的海拔分布上限——高海拔個(gè)體能夠更好地維持代謝產(chǎn)熱，顯示了葉耳鼠在冰凍溫度下能夠有效避免體溫過(guò)低并保持活動(dòng)能力。

圖1 高海拔葉耳鼠在低氧條件下維持呼吸產(chǎn)熱能力更強(qiáng)，其骨骼肌線粒體呼吸容量和相關(guān)酶活性也更高。(a) 呼吸室中的代表性個(gè)體。(b) 低氧下高海拔P. vaccarum的產(chǎn)熱VO2max下降幅度更小。(c) 高海拔個(gè)體的有氧代謝范圍更高。(d) 高海拔個(gè)體腓腸肌線粒體呼吸容量更高，膈肌則較低。(e–g) 高海拔個(gè)體腓腸肌中COX、HOAD和CS活性更高。(h) 血紅蛋白-氧親和力無(wú)顯著差異。(i) P. vaccarum紅細(xì)胞碳酸酐酶總活性低于 P. darwini。(j) 碳酸酐酶催化常數(shù)較低。

 令人驚奇的是，動(dòng)物個(gè)體水平的呼吸商（RER=VCO2/VO2）在低氧條件下為0.7至0.8，表明產(chǎn)熱主要依賴脂質(zhì)氧化供能。這一結(jié)果與“高海拔條件下應(yīng)轉(zhuǎn)向碳水化合物氧化以節(jié)省氧氣"的理論預(yù)期不符，暗示葉耳鼠可能通過(guò)維持足夠的氧氣通量，在低氧環(huán)境下仍能依賴脂質(zhì)供能來(lái)支持持續(xù)產(chǎn)熱。

飲食適應(yīng)策略：被忽視的生態(tài)位維度

生物轉(zhuǎn)化基因的強(qiáng)選擇信號(hào)指向一個(gè)此前未被充分重視的適應(yīng)維度：取食生態(tài)學(xué)。葉耳鼠的食物中包括多種已知含有毒次生代謝物的植物類群（如石蒜科Amaryllidaceae和錦葵科Malvaceae），且其食性隨海拔發(fā)生顯著變化。安第斯山脈西坡的植物群落隨海拔快速更替，干旱普納植被與海岸沙漠植物區(qū)系截然不同。此外，阿塔卡馬火山沉積物中天然富集的砷是潛在的飲食毒素來(lái)源，可激活GST生物轉(zhuǎn)化通路，使得葉耳鼠演化出了基因適應(yīng)機(jī)制，能夠吃有毒的食物。

該論文研究的核心意義在于，它揭示了高海拔小型哺乳動(dòng)物的適應(yīng)圖景遠(yuǎn)比“低氧適應(yīng)"四個(gè)字更為復(fù)雜。葉耳鼠在基因流強(qiáng)烈的背景下，仍通過(guò)強(qiáng)分化選擇在基因組上留下了清晰的海拔適應(yīng)印記——這本身就說(shuō)明了選擇壓力的強(qiáng)度。而生物轉(zhuǎn)化基因的意外發(fā)現(xiàn)，則將高海拔適應(yīng)的研究從經(jīng)典的非生物脅迫（低氧、低溫）拓展到了生物互作維度（有毒食物），提示了即使在人跡罕至的環(huán)境，生態(tài)位的真實(shí)維度也可能超出研究者的預(yù)設(shè)。

以上研究中使用了易科泰同款便攜式式動(dòng)物呼吸代謝系統(tǒng)（北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為Sable Systems中國(guó)區(qū)總代理和技術(shù)服務(wù)中心，可為國(guó)內(nèi)科研用戶提供同款系統(tǒng)全套解決方案），其憑借高精度氣體檢測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄、自動(dòng)氣壓/溫度/基線校正等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于嚙齒類、兩爬、鳥(niǎo)類、家畜等各類動(dòng)物的生理適應(yīng)、比較能量代謝研究，已支撐大量高水平科研論文產(chǎn)出。北京易科泰可為動(dòng)物生理科研工作者提供系統(tǒng)配置、技術(shù)支持、安裝培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)方案定制一站式服務(wù)。

易科泰動(dòng)物能量代謝測(cè)量技術(shù)方案：

易科泰動(dòng)物能量代謝監(jiān)測(cè)技術(shù)包括FMS/FOXBOX便攜式能量代謝系統(tǒng)、模塊式多通道動(dòng)物能量代謝單元、FMS-Treadmill跑步機(jī)動(dòng)物能量代謝測(cè)量模塊、呼吸穩(wěn)定同位素示蹤能量代謝測(cè)量技術(shù)等，提供昆蟲(chóng)、兩爬類、鳥(niǎo)類、嚙齒動(dòng)物及其它各種陸生脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物呼吸代謝有關(guān)研究的配置方案，支持室內(nèi)和野外測(cè)量O2、CO2、水汽、VO2max、代謝交叉、無(wú)氧閾值和疲憊時(shí)間等代謝參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)物對(duì)特定示蹤營(yíng)養(yǎng)素消耗的監(jiān)測(cè)和跟蹤，如用于糖代謝異常、脂代謝與能量平衡、蛋白質(zhì)與氨基酸代謝、激素代謝調(diào)控等。

參考文獻(xiàn)：

1. Schuyler Liphardt et al.Adaptation across an extreme elevational gradient in Andean leaf-eared mice, the world’s highest-dwelling mammal.Science393,eaec8347(2026).