为了在没有食物的情况下度过漫长的冬天，冬眠的动物——比如 13 条地松鼠——可以将它们的新陈代谢减缓多达 99%，但它们仍然需要蛋白质等重要的营养物质来维持冬眠时的肌肉。威斯康星大学麦迪逊分校的一项新研究表明，冬眠的地松鼠从肠道中的微生物中获得帮助。
这一发现可以帮助患有肌肉萎缩症的人，甚至可以帮助宇航员进行长时间的太空航行。
“任何动物不运动的时间越长，骨骼和肌肉就会开始萎缩并失去质量和功能，”威斯康星大学麦迪逊兽医学院名誉教授、今天发表的这项新研究的合著者汉娜凯莉说(1 月 27 日)在《科学》杂志上。“没有任何膳食蛋白质进入，冬眠者需要另一种方式来获得肌肉所需的东西。”
氮的一种来源是氨基酸和蛋白质的重要组成部分，以尿素的形式在所有动物(包括人类)的体内积累，尿素是尿液的一种成分。研究人员知道，进入松鼠消化道的尿素可能会被一些肠道微生物分解，它们自身的蛋白质也需要氮。但研究人员想看看微生物释放的一些尿素氮是否也被纳入松鼠的身体。
他们分三个阶段将用可追踪的碳和氮同位素制成的尿素注入松鼠的血液中——在夏季活跃的日子、冬季冬眠初期和冬季末期。一些松鼠还接受了抗生素治疗，以杀死肠道中的大部分微生物。正如预测的那样，一些肠道微生物会释放出含同位素的氮，这些微生物会降解注射的尿素。
威斯康星大学麦迪逊分校名誉生化学家法里巴·阿萨迪-波特 (Fariba Assadi-Porter) 说：“我们将氮追踪到(松鼠的)肝脏，主要用于制造许多蛋白质，还有一些用于肌肉。”专门跟踪同位素。她还是综合生物学和大学核磁共振设备的科学家。“我们相信我们看到同位素标记的氮分子从宿主进入微生物组，然后被微生物转化为可用分子，然后再次返回宿主，基本上在冬眠动物中‘回收’。”
研究人员观察到支持这种微生物途径的两个差异。肠道微生物大部分被抗生素耗尽的松鼠肝脏和肌肉中可追踪的氮含量要少得多。当研究人员对松鼠肠道中发现的微生物基因组进行测序时，他们发现随着冬季冬眠的延长，与脲酶产生相关的基因的存在增加。
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