屁股竟然可以呼吸？

提到呼吸，你最先想到的肯定是用鼻子嘴巴呼吸。聯(lián)想一下，你也會想到水里的螃蟹、魚蝦用鰓呼吸，或者昆蟲用肚子上的氣孔呼吸。

但如果說有些動物能夠用屁股呼吸，你會相信嗎？

2024年的搞笑諾貝爾獎，就頒給了一群研究用屁股（腸道、泄殖腔）呼吸的科學(xué)家。而且這個方面的研究在未來可能可以拯救人類的性命。

下面我們就來說說用屁股呼吸。

屁股呼吸不算罕見

雖然用屁股呼吸聽起來不可思議，但是對于很多水生動物來說，并不是什么稀奇的事情。

為了在水中獲取氧氣，有大約400種魚類進(jìn)化出了自己的輔助呼吸手段。其中，就包括使用腸道末端，也就是肛門來輔助呼吸的。

一種非常常見的生物就有這個本領(lǐng)——泥鰍。當(dāng)水體氧氣含量降低的時候，泥鰍的腸道末端也能跟水進(jìn)行氣體交換，以緩解自己的缺氧狀況。

腸道末端當(dāng)然不屬于典型的呼吸系統(tǒng)了，但這個地方也有非常密集的血管，在這里氧氣擴(kuò)散距離短，也有機(jī)會進(jìn)入身體。

除了泥鰍這樣的魚類，烏龜這樣的爬行動物也有類似的本領(lǐng)。

有些種類的烏龜在冬眠的時候，會躲進(jìn)水底。

雖然冬天水里的溫度不高，但總好過暴露在空氣中。畢竟冬天的氣溫很容易會降低到零攝氏度以下，對于烏龜這樣的變溫動物來說，暴露在這樣的環(huán)境更容易被凍死，躲在冰冷的水中反而能提高自己熬過寒冬的概率。

但烏龜畢竟是爬行動物，它們沒有鰓，是靠肺呼吸的，躲在水里可能會遇到水面結(jié)冰，無法伸出鼻子呼吸的情況。于是這些烏龜也演化出了用泄殖腔，也就是肛門獲取溶解氧的“呼吸”方式。

而且烏龜在冬眠的時候新陳代謝速率降低，消耗的氧氣含量也非常少，所以靠肛門吸收水中的溶解氧，烏龜就能生存下去。

哺乳動物可以用肛門呼吸嗎？

既然魚類、爬行動物有這種特殊的本領(lǐng)，科學(xué)家們不禁開始好奇，哺乳動物是不是也有這樣的本領(lǐng)？

2021年發(fā)表的一篇論文就解答了這個問題。

研究者制作了一套經(jīng)肛門通氣系統(tǒng)（EVA系統(tǒng)），這套系統(tǒng)可以直接往哺乳動物的肛門里輸送氧氣（稱為g-EVA系統(tǒng)），或者輸送富含氧氣的全氟萘烷液體（稱為I-EVA系統(tǒng)）。

首先“遭殃”的就是小鼠。

研究者發(fā)現(xiàn)，在低氧氣環(huán)境中，小鼠能夠生存的時間是11分鐘。如果使用g-EVA系統(tǒng)直接向小鼠的肛門里輸送氧氣，小鼠的生存時間提升到了18分鐘，而腸道有破損的小鼠，生存時間反而更長，它們當(dāng)中有75%的概率能生存到50分鐘。

向小鼠腸道內(nèi)通氣，圖片來源：參考文獻(xiàn)3

這說明直接往腸道里輸送氧氣，確實(shí)能夠緩解致命性缺氧。

但這種方式未來用在人類的臨床治療上可行性比較低，畢竟這種方式在腸道有破損的狀態(tài)下效果更好，而對于本身就非常虛弱的病人來說這么做可能會增加風(fēng)險。

于是科學(xué)家繼續(xù)進(jìn)行了另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——不直接向肛門里通氣體，而是通過I-EVA系統(tǒng)輸入富含氧氣的液體，看能否增加血液里的氧氣含量，緩解缺氧。

這次“遭殃”的不僅僅是小鼠了，大鼠和豬也都被當(dāng)作了實(shí)驗(yàn)對象。結(jié)果往小鼠、大鼠和豬的肛門里輸入富含氧氣的液體，都提高了它們血液里的氧氣含量，并且沒有帶來什么明顯的副作用。

向豬和大鼠體內(nèi)通氣，圖片來源：參考資料3

動物們的生存之道暗藏人類難題的解法

研究動物的“肛門呼吸”對人類的醫(yī)學(xué)有很大幫助，甚至可以在關(guān)鍵時刻拯救性命。

這項(xiàng)研究的研究者認(rèn)為，這種從屁股提供氧氣的方式在未來有可能應(yīng)用在人類的臨床治療上，用來應(yīng)對急性呼吸衰竭、氣道狹窄、新生兒窒息等情況。

肛門呼吸或許能夠用來治療人類疾病，圖片來源：參考文獻(xiàn)3

當(dāng)然了，這種方法距離真正的臨床應(yīng)用還有一段距離，還需要經(jīng)過更加深入的研究和嚴(yán)格的安全性測試。

而除了用屁股呼吸，動物們還有很多奇怪的呼吸方式。

比如前面提到的泥鰍，它們除了能夠用鰓呼吸，用肛門呼吸，2021年的一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)泥鰍可以用胡須呼吸。

泥鰍胡須也是個復(fù)雜結(jié)構(gòu)，圖片來源：參考文獻(xiàn)4

也有科學(xué)家正在研究“胡須呼吸”相關(guān)的研究，這些動物的特殊本領(lǐng)讓人聽起來就不可思議，但在這些特殊生存機(jī)制的背后，或許就暗藏著人類難題的解法。

這可能也是我們需要對自然界保持好奇心的原因之一。

參考資料：

[1] Sun B, Huang S, Huang L, et al. Fibronectin 1B gene plays an important role in loach barbel air-breathing[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(21): 11928.

[2] https://www.livescience.com/61018-turtles-breathe-through-butt.html

[3] Okabe R, Chen-Yoshikawa T F, Yoneyama Y, et al. Mammalian enteral ventilation ameliorates respiratory failure[J]. Med, 2021, 2(6): 773-783. e5.

[4]Sun B, Huang S, Huang L, et al. Fibronectin 1B gene plays an important role in loach barbel air-breathing[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(21): 11928.

文章由科普中國-創(chuàng)作培育計劃出品，轉(zhuǎn)載請注明來源。

作者：田達(dá)瑋 科普創(chuàng)作者

審核：黃乘明 中國科學(xué)院動物研究所 研究員