宾州州立大学的研究人员说,在迁徙之前,pack鸟的体重占其体重的50%,而且睡眠很少,它们的免疫系统和组织修复功能发生了变化,这可能对人类健康产生影响。
首席研究员保罗·巴特尔(Paul Bartell)说:“想象一下,如果您在参加马拉松比赛之前病态肥胖,那么几天之前您就没有睡觉-而且您的表现如此出色以至于您获胜。”“然后,请考虑保护您免受肥胖和长期睡眠剥夺通常导致的心血管和代谢疾病的影响。这就是我要用来说明这些鸟为允许迁移而发生的变化有多么惊人的示例。”尽管其他在夜间迁徙的鸣禽也会发生类似的变化,但巴特尔所指的物种是白喉麻雀。他的研究小组位于农业科学学院,研究了鸟类的生理机制,这些机制可以保护人们免受睡眠不足的影响,同时还可以提高迁徙所需的身体机能。
巴特尔(Bartell)指出,许多鸟类在夜间进行长期的,半年一次的迁徙航行,并且在一年中的这些时候,鸟类会大大减少其睡眠量,但在对身体和认知能力的测试中表现出与非迁移时期一样出色。那一年。当在每年的其他时间强迫鸟类保持清醒时,这种固有的生理保护就会消失,因此这些保护性变化仅与夜间迁徙状态有关。
为了观察迁徙变化的物理表现,研究人员在一天的不同时间,不同迁徙状态下对从鸟类收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。他们确定了基因表达的变化,这些变化牵涉到调节新陈代谢,免疫功能,伤口修复和多器官系统保护的许多方面的多个系统和途径。
巴特尔说:“我们之所以选择心脏和肝脏,是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。”“而且我们知道,白喉麻雀的心脏在迁徙时会改变大小,变大,使鸟类表现更好,然后在进行迁徙活动后收缩,而不会损害器官。”
在最近发表在《科学报告》上的这项研究中,使用雾网在宾夕法尼亚州中心县捕获了48只白喉麻雀,并将其运送到大学公园校园的动物收容所。所有鸟类都被安置在一个大型的飞行笼中并一起饲养六个月,以标准化近期的生活史,并避免在饮食和运动变化引起的发现中引入不确定性。
在监禁期间,研究人员操纵了数小时的光明与黑暗来稳定迁徙和非迁徙状态,大致接近了野生季节的时机。
在这些条件下进行解剖可以比较迁移条件和非迁移条件,而不会因光照而导致差异。巴特尔从以前的研究中知道,白喉麻雀进入迁徙状态,并且鸟类的行为以及辅助的形态和生理变化每年发生两次,这是根据其内部时钟的时间确定的,这些时钟通常与日长的变化同步。
他认为,这项研究将使人们更加全面地了解鸟类的独特能力,可以动态减少睡眠需求,同时完成超耐力事件,而不会带来负面影响。该研究为鸟类夜间迁徙期间发生的季节性变化提供了新见解。
但是除了禽类的应用外,巴特尔还认为,已经在他的实验室中进行的后续研究以及其他一些研究将在鸣禽的迁徙生理和人类健康之间建立起可行的联系。巴特尔说:“这就是海军愿意为这项研究付费的原因。”他指的是海军研究办公室授予的一笔赠款。“但是我认为,这比仅仅学习如何使我们的战士在身体活跃和睡眠不足的情况下发挥更高的功能具有更高的价值。”
他建议科学家们最终可能将鸟类神奇的迁徙能力转移给人类。最令人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:“同时,鸟类破坏了组织,为飞行提供了燃料,并修复了由于长期使用而对组织造成的损害。”“最终,他们的身体为迁移后的组织再生提供了一个干净的脚手架网络。”
巴特尔(Bartell)认为宾夕法尼亚州立大学(University of Huck Institutes of Life Sciences)的大学最先进的基因组设施与动物科学系的顶级鸟类设施的独特结合,使创新研究得以开展继续。
他说:“在农业科学学院,我们拥有出色的动物设施。”“这项研究大部分是在家禽研究中心完成的,该建筑的整个机翼实际上用于麻雀和其他鸟类。”