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撰文｜clefable
审校｜黄雨佳
如果你在万籁俱寂的深夜醒来，不一定是因为失眠或者疾病，还可能是因为身体对于喝水或者排尿的渴望过于强烈。睡眠很重要，不过维持身体正常的水循环可能更重要。
人类在动物界中是一种比较消耗水的生物，
一天大概需要1.5～3升水，而3天不喝水就可能严重脱水
。相比之下，一些动物在用水上真正做到了极简，比如生活在北美洲西部干旱地区的更格卢鼠（Kangaroo rats，也可以称为袋鼠鼠），它们演化出了完全不用饮水的能力。它们唯一的水分来源是植物种子，并通过减少水分从皮肤、呼吸系统流失和浓缩尿液，做到了身体力行地珍惜每一滴水。
还有一些动物一年中有半年完全不需要饮水，甚至压根也不需要进食。你应该已经猜到，它们是一些会冬眠的动物。这其中并不包括一些因冬眠而出名的动物，例如熊、蛇和仓鼠等，它们在冬眠时都会有短暂醒来的时候，它们可能会出门找水源。蛙类的皮肤就能吸水，因此冬眠时可以通过皮肤从湿润的环境中吸收水分。
科学家对这些冬眠和可以休眠的动物（例如水熊虫）有着十足的好奇心，因为它们实现这种“超能力”的方法，很有可能成为未来人类太空旅行的生物指南。不过，这些研究的过程却充满曲折。美国耶鲁大学医学院的神经科学家
埃琳娜·O.格拉乔娃（Elena O. Gracheva）等人表示，在探索了100多年后，研究人员仍然不知道那些冬眠几个月内不饮水的动物为何能存活。不过，如今随着研究技术的进步，这个未解之谜即将破解。
作为这些研究者中的一员，格拉乔娃和同事研究的是一种冬眠半年但无需喝水的动物——
十三纹地松鼠
（
Ictidomys tridecemlineatus
）。幸运的是，她们获得了不错的回报。仅仅去年一年，她们就发了3篇论文，其中一篇发表在《科学》（Science）上。这些研究成果加上她们数年前的发现，很大程度上破解了这个持续了100多年的谜团。
冬眠前喝水，再喝是半年后
十三纹地松鼠（后文简称“地松鼠”）生活在北美洲的草原和牧场，一年冬眠6～8个月的时间。每年的夏末都是食物很丰富的时候，因此它们在这时会囤积厚厚的一层脂肪和大量食物。到10月时，它们就会开始进入“待机”状态了，整个身子蜷缩成毛茸茸的一团。
值得一提的是，地松鼠冬眠时并非一直在睡，而是会在两种状态之间循环，也就是
麻木期（torpor）和间歇性唤醒期（interbout arousal）
。在麻木期，它们的体温会下降到接近环境温度，通常为5°C～7°C。它们的新陈代谢率会大幅降低，身体几乎完全静止，呼吸和心率也会显著减缓——从每分钟100次左右直接降到大约每5分钟一次。这种近乎一丢丢活的状态，会持续2～3周。
或许是意识到再睡下去命就没了，它们会短暂醒来活跃一会，但一般不会超过24小时。这个时期就是间歇性唤醒，它们的体温会恢复至37°C，但仍然只在洞穴活动，不会出去寻找水源。
对于地松鼠等动物来说，冬眠是一种度过资源匮乏期的有效策略，但这需要付出一定的代价。它们在麻木期会进入
冷缺血状态
（cold ischemia），代谢进入失衡状态，一部分血液会存储进脾脏，剩下的血液流速会变缓，只优先供应到关键器官（如大脑和心脏）。
因此，非关键的器官就会因为血液供应减少而慢慢出现损伤
。
2011年，在一项发表于《移植》（
Transplantation
）的研究中，美国科罗拉多大学的研究者发现了松鼠在麻木期出现的肾脏损伤，会在间歇性唤醒期会恢复。在间歇性唤醒期，这些器官会再次被血流充分灌注。这个过程则可能导致器官和肌肉出现氧化应激和损伤。为了避免这种情况，松鼠会增强身体的抗氧化能力，并通过血液灌注让细胞恢复活动、修复损伤，再通过浓缩尿液等将积累的代谢废物排出。
图片来源：Pixabay
在这一步之后，它们又会再次进入麻木状态，并在差不多半年内持续这个循环。然而，它们就是一直没有喝水。
身体特别渴，但脑子没感觉
格拉乔娃和同事发现，地松鼠在冬眠时其实会处于严重的缺水状态，但它们就是不喝水，甚至不进食——这真的很奇怪。
正常情况下，为了维持体液平衡，几乎所有哺乳动物口渴了都会去找水喝。在人体内，缺水会导致血液渗透压升高，血容量减少或血压下降。这种改变会直接刺激肾脏释放醛固酮，保钠去钾和吸收水分。
与此同时，肾脏也会向血液中释放血管紧张素II。
这种激素会随着血液达到大脑，并被穹窿下器（SFO）和终板血管器（OVLT）感知到
。SFO和OVLT分别是位于大脑第三脑室的前壁的2个富含血管的神经组织。它们位于血脑屏障外侧，因此能更灵敏地感知体液的变化。
在这之后，SFO和OVLT就会将体液失衡的信号传递到下丘脑。而后者会释放抗利尿激素，触发口渴感和饮水行为。
格拉乔娃和同事充分研究地松鼠在冬眠时的神经机制后，发现它们体内血管紧张素II和醛固酮浓度在冬眠期间分别增加了一倍和2倍——这正是缺水的特征。但很怪异的是，
它们的大脑却没有产生口渴感
，这也是地松鼠可以一直不喝水的原因。
图片来源：维基百科
这种矛盾的源头在于，冬眠期间，地松鼠大脑中和饮水相关的神经通路发生了变化，
其中变化最明显的正是SFO和OVLT
。在间歇性唤醒时，这些区域的口渴神经元会响应激素的变化，但神经元整体活性很低，且由于对GABA（一种抑制性神经递质）的敏感性增强，相应的神经活动受到明显抑制。
也就是说，这些神经元虽然不断受到信号刺激，但几乎无法将信号传递给下丘脑。这就像地松鼠的身体一直在敲一扇门，喊着“我快渴死了，救救我”，但这扇门似乎一直都没有有任何响应。
不过，这扇门对血管紧张素II和醛固酮的反应会有一些差异。格拉乔娃和同事发现，
间歇性唤醒期的地松鼠并不会喝纯水，但会对0.5 M NaCl溶液有强烈食欲
。看来醛固酮的信号起效了，但是血管紧张素II仍然被“拒之门外”。
饥饿只是一种感觉
近期，格拉乔娃和同事将这些发现发表在了《科学》杂志上。在论文的关键处，他们总结道：
研究揭示了在演化上保守的脑区有一些关键的能力，
它们控制哺乳动物的体液平衡，让它们能在没有水的情况下长期生存
。
而在另一项于去年7月发表于《自然·通讯》（
Nature Communications
）的研究中，该团队发现下丘脑也是有这样关键能力的脑区，它能阻止地松鼠在冬眠期间进食。在下丘脑的一个重要核团——弓状核中，存在促进食欲的神经元。研究人员发现，地松鼠冬眠时甲状腺激素会降低，
