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允许迁移的歌鸟身体变化可能会对人类健康产生影响

根据宾夕法尼亚州立大学的研究人员的说法,在迁移之前,它们的体重高达50%并且睡眠很少的鸣禽在旅途中表现出免疫系统和组织修复功能的改变,这可能对人类健康产生影响。

“想象一下,如果你在参加马拉松之前变得病态肥胖,你在竞争前几天都没有睡觉 - 而且你表现得如此之好,以至于你获胜,”首席研究员,鸟类生物学副教授保罗巴特尔说。“然后,考虑到你的心血管和代谢疾病通常会因肥胖或长期睡眠剥夺而受到保护。这就是我喜欢用来说明这些鸟类在迁移过程中发生的变化有多么惊人的例子。 “。尽管其他鸣禽在晚上进行迁徙飞行时也发生了类似的变化,但Bartell所指的物种是白喉麻雀。他的研究小组,在农业科学学院,研究鸟类'

巴特尔指出,许多鸟类在夜间进行长时间,两年一次的洄游航行,并且在一年中的这些时间里,鸟类大大减少了睡眠量,但在物理和认知表现的测试中,奇怪地表现得像非迁移时期一样。那一年。当鸟类在一年中的其他时间被迫保持清醒时,这种固有的生理保护消失,因此这些保护性变化仅与夜间迁徙状态有关。

为了观察迁移变化的物理表现,研究人员对不同迁徙状态下不同时间从鸟类采集的心脏和肝脏组织进行了RNA序列分析,并使用遗传分析对数据进行了评估。他们发现基因表达的变化涉及多个系统和途径,这些系统和途径调节代谢,免疫功能,伤口修复和多器官系统保护的许多方面。

“我们选择了心脏和肝脏,因为心脏是心血管系统输出的良好代表,肝脏反映了生理波动背后的化学变化,”Bartell说。“而且我们知道,白喉麻雀的心脏在移动时会改变大小,变大,使鸟类表现更好,然后在进行迁徙活动后收缩,而不会对器官造成功能性损伤。”

在最近发表在“科学报告”上的这项研究中,48只白喉麻雀在宾夕法尼亚州中心县使用薄雾网捕获,并运往大学公园校园的动物房屋。所有的禽类都在一个大型飞行笼中饲养和喂养六个月,以规范最近的生活史,避免对饮食和运动变化引起的结果产生不确定性。

在禁闭期间,研究人员操纵数小时的光照和黑暗来稳定迁徙和非迁徙状态,大致接近野外的季节性时间。

在这些条件下进行解剖,可以在迁移和非迁移条件之间进行比较,而不会因光照而导致差异。Bartell从之前的研究中了解到,白喉麻雀进入迁徙状态,并且根据内部时钟的时间,鸟类的行为和支持的形态和生理变化每年发生两次,这通常与白天长度的变化同步。

他认为,这项研究将使人们更加全面地了解鸟类在完成超耐力事件时动态降低睡眠需求的独特能力,而不会产生相关的负面影响。该研究为鸟类夜间迁徙过程中发生的季节性变化提供了新的见解。

但是除了禽类应用之外,Bartell认为他实验室中已经开展的后续研究以及其他人将在鸣禽迁移生理学和人类健康之间建立可行的联系。“这就是为什么海军愿意支付这项研究费用的原因,”巴特尔说,指的是海军研究办公室授予的资助。“但我认为这个价值将高于仅仅学习如何让我们的战士在身体活跃和睡眠不足的情况下在更高的水平上运作。”

他建议科学家最终能够将鸟类神奇的迁徙能力转移到人类身上。最感兴趣的是它们以高效率维持组织修复和重塑的能力。

他说:“与此同时,这些鸟类可以分解组织,为飞行提供燃料,并修复长时间使用导致的组织损伤。”“最终,他们的身体为移植后的组织再生提供了一个干净的脚手架网络。”

Bartell将宾夕法尼亚州立大学哈克生命科学研究所最先进的基因组学设施与动物科学系顶级鸟类设施的不同寻常的组合归功于允许创新研究的进行。

“在农业科学学院,我们拥有美妙的动物设施,”他说。“这项研究大部分是在家禽研究中心完成的,基本上整个建筑的翼都用于麻雀和其他鸟类。”

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