蝙蝠翅膀的生物学可以为寒冷天气下的工作运动提供借鉴

樊巧振
导读 一项新的研究发现,蝙蝠翅膀的肌肉温度明显低于身体,尤其是在飞行过程中。过去的研究表明,在大多数其他生物中,包括人类,参与一项新的研

一项新的研究发现,蝙蝠翅膀的肌肉温度明显低于身体,尤其是在飞行过程中。过去的研究表明,在大多数其他生物中,包括人类,参与一项新的研究发现,蝙蝠翅膀的肌肉温度明显低于身体,尤其是在飞行过程中。

过去的研究表明,在大多数其他生物中,包括人类,参与运动的肌肉在运动时会变得更温暖。但蝙蝠翅膀的小肌肉在飞行过程中特别容易散热,因为它们只被一层薄薄的皮肤覆盖着——从能量使用的角度来看,加热它们是低效的。

“我们倾向于认为温血动物总是温暖的,”布朗大学博士说。学生Andrea Rummel与棕色生物学家Sharon Swartz和Richard Marsh共同撰写了这项研究。“但这项研究表明,温血动物的温度变化比我们预期的要大得多。这对动物的运动方式产生了影响,包括人类。”

这项研究的结果发表在9月11日周三的《生物学快报》上,提供了该团队之前研究的背景,该研究发现蝙蝠翅膀肌肉对寒冷温度的敏感度远低于典型的哺乳动物肌肉。当肌肉冷却下来时,它们收缩和放松得更慢,所以它们不能正常工作。蝙蝠也是如此,但程度要小得多。即使他们的侧腹肌肉在飞行过程中冷却下来,他们也能成功地保持快速的侧腹速度和快速协调的肌肉收缩,以保持空中飞行。

“我们知道蝙蝠可以支持超高性能的运动,它们的肌肉非常冷,”鲁梅尔说。“它们的肌肉是冷的这一事实表明,可能有其他小型哺乳动物和鸟类在冷肌肉周围活动——也许它们都有一些肌肉适应、行为适应或其他生理适应来帮助它们做到这一点”。

她补充说,了解这些机制中的任何一种都可以帮助科学家改善人体在寒冷甚至高温下的运动调节。“我们不知道如何最大限度地提高运动成绩,以及如何在剧烈运动和极端条件下保持人们的安全,”鲁梅尔说。

马什说,该小组的工作还可以增强对特定专业人员肌肉性能的理解。

“特别是对于像在冷水中工作的渔民和其他需要在户外工作的工人来说,手和前臂的小肌肉存在问题,”他说。“因此,我有兴趣量化这些方面,找出寒冷对肌肉的影响。”

在研究中,研究小组使用了插入蝙蝠翅膀的温度传感器。最终,他们发现肱二头肌和前臂肌肉明显比核心肌肉冷,这种温差在蝙蝠开始飞行后立即变得更加明显——尤其是前臂肌肉,在飞行过程中比核心低约12摄氏度。

现在,他们已经证实蝙蝠翅膀肌肉在独特的低温下运作,似乎更不容易受到与寒冷有关的性能缺陷的影响。研究人员将试图探索肌肉的内在特征。具体来说,他们会更加关注一种叫做肌球蛋白的蛋白质,这是肌肉的关键成分。肌球蛋白存在于蝙蝠和人类肌肉中,但遗传或环境因素可能会影响蝙蝠翅膀中的肌球蛋白,从而降低它们对寒冷的敏感性。

研究人员还计划使用肌电图(EMG)来评估蝙蝠在飞行过程中翼肌的激活模式。

“应对寒冷的可能机制之一,”马什说,“就是激活更多的肌肉。所以如果你的肌肉有变慢的趋势,你可以通过激活更多的肌肉来补偿一定程度的肌肉。我们希望在蝙蝠身上看到一种可能的机制。”

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