熊冬眠吗，一个神奇的问题（熊冬眠吗）

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• 1、熊冬眠吗（北极熊冬眠吗）
• 2、一个神奇的问题：北极熊会冬眠吗？

1、熊冬眠吗（北极熊冬眠吗）

出品：科普中国

制作：苏澄宇（上海科技教育出版社）

监制：中国科学院计算机网络信息中心

熊是一种典型的冬眠动物。

对于熊来说，一年主要分为三个季节：春至秋的享乐季节；秋至冬的大吃特吃季节；冬至春的睡觉季节，因为时间延绵了整个冬天，所以这段时间又被称为"冬眠"。

冬眠前的灰熊 （图片来源：National Park Service, via Reuters）

熊在冬眠期间，新陈代谢速度会减慢，它们的体温会降至1℃到9℃。所有身体机能会大幅下降：呼吸很弱，心跳变慢，对外界刺激的敏感性下降。

除此之外，还有一个很重要的点，那就是这段时间，它不会大便或小便。大小便可以排出含氮化合物，因为含氮化合物不能正常排出，熊的血液中非蛋白含氮量急剧上升。但奇怪的是，这并不会损害熊的肾脏或肝脏。

要知道，如果人类血液中非蛋白含氮量超出正常值，就会出现一系列的健康问题。人体中血液的正常含氮量为20~25毫克/100毫升（全血）。其中尿素所含的氮最多，超出这个值说明你的肾可能有问题了。血液中非蛋白含氮量的测定是临床上判断肾功能的一项重要指标，当肾功能衰竭的时候，血液中的非蛋白含氮化合物就会升高。这也是人类为什么不能冬眠的原因之一，因为代谢速率过慢，导致体内的有害物质积累过多。

并且，熊还有一个神奇的地方。

前文提到说，熊在冬眠开始前，会大吃特吃，变成一个大胖子。美国阿拉斯加卡特迈国家公园和自然保护区（Alaskas Katmai National Park）甚至还为熊举办了"胖熊周"活动，看看谁吃得最多，让全世界的网友都可以参加投票，看谁才是最肥的崽。今年冠军是熊435号Holly，它是一个妹纸。

（图片来源：ABC News go.com）

人类如果想冬眠就也得大吃大喝来囤积脂肪，但人要吃成Holly这样的大胖子，可就出大事了。人类如果体重大幅增加时，脂肪、肝脏以及肌肉组织细胞对胰岛素的敏感度会降低，进而胰岛素水平升高。胰岛素增加反过来又会阻止脂肪细胞的分解，从而形成恶性循环，最终发展为胰岛素抵抗。胰岛素抵抗引起的血浆中高胰岛素和高糖含量，则经常会导致代谢综合征、痛风和2型糖尿病。

2型糖尿病的机理 （图片来源：Frontiers）

这点上，熊就很让人羡慕嫉妒恨了。

科学家曾观察过熊在冬眠前、冬眠中和冬眠后的血糖水平、胰岛素水平、体重以及其它代谢指标。发现它们增重超过约45千克后，它们的细胞依然对胰岛素敏感，血糖和胰岛素水平也保持在稳定。虽然在冬眠开始后，熊们会经历暂时的、季节性的胰岛素抵抗期。但当春天来临时，一切就又完全恢复正常了。

所以每年春天醒来，熊都不会因为冬眠而遇到健康问题，尽管刚起来有点昏昏沉沉的，但整体来说是健康的。简单来说，它们在冬眠前中期虽然是一个胖子，但却是一个健康的胖子。真是气skr人！

最后，春天熊冬眠醒来之后，除了脂肪差不多没了，看起来瘦了些，肌肉基本没变化，通过吃吃吃就又能恢复了。然而，如果一个人在床上躺太久，就会出现肌肉萎缩的问题。如果一个人一直躺着不动，肌肉会以每周10-15%的速度下降。当然这种减少不会一直持续下去，直到和你一天的能量收支持平以后，就会停止。

同一只熊的增重前和增重后的对比 （图片来源：Washingtonpost.com）

那为什么熊不会有这些冬眠带来的毛病呢？

华盛顿州立大学(Washington State University)的一组研究人员今年9月在《通信生物学》(Communications Biology)杂志上发表了一项研究，解释了冬眠中的灰熊的细胞发生了什么。

这所大学是美国唯一的灰熊研究中心（W.S.U. Bear Center）,那共有11只熊，其中一些灰熊要么是被圈养的，要么是在野外被认定为存活有问题的熊之后，被转移进来的。

灰熊（图片来源：WSU Bear Center）

研究人员在一年中共3次从6只圈养的灰熊的肝脏、脂肪和肌肉组织中提取样本。然后在实验室里，研究人员分析了样本的DNA，以了解细胞在一年中发生的变化。研究发现，冬眠对每个组织的细胞影响都是不同的。

其中，熊的脂肪组织的基因表达差异性在冬眠期间最大，而肌肉组织几乎没有变化。

熊的脂肪表达差异远大于肌肉和肝脏的 （图片来源：文献1）

并且发现即便是同一只熊的脂肪细胞，在一年的不同时间段，脂肪细胞中的大部分的基因也会改变它们的表达水平。要知道，研究人员之前观察马达加斯加矮狐猴冬眠时，它们的脂肪细胞中，只有几百个基因会季节性地改变其表达水平。换言之，如果我们想通过基因编辑来获得类似熊的冬眠能力，是一件很难的事，因为不是修改一两个基因就可以搞定的……

这些基因中，与胰岛素信号传导、肌肉蛋白降解和尿素生成的相关功能基因表达量减少，而与肌肉蛋白合成相关的基因表达增加。这也就解释了为什么灰熊在冬眠期间能保持肝脏和肾脏的健康，并且还能够肌肉不萎缩。说到底还是基因啊！

虽说未来人类也许会用到冬眠的能力，比如星际旅行什么的，但那是未来的事，现阶段想要完美控制人体细胞的新陈代谢，保持相对健康的水平，还是一件很难的事。所以还是赶紧在寒冷的冬日里早起搬砖吧。

参考文献：

[1]https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(14)00316-7

[2] https://www.nature.com/articles/s42003-019-0574-4

2、一个神奇的问题：北极熊会冬眠吗？

我们熟知的冬眠动物通常是蛇这一类冷血动物，因为它们的体温不能通过自身来调节，只会跟着环境温度的变化而变化，气温下降，它们的身体机能也会下降。所以在冬季寒冷的条件下，它们就会进入冬眠，这是一种自我保护机制。

其它例如仓鼠、蝙蝠、仓鼠等动物，也会受环境影响被迫进入冬眠。冬眠时它们的体温下降的厉害，基本接近零度。呼吸、心率都会减缓。在冬眠状态下，将一只刺猬放在水里半小时也不会被淹死，但是平时正常情况下放在水里两分钟就淹死了。

这些会冬眠的动物一般都是体型比较小的，而且冬眠的时候进入一种身体接近麻痹的状态，深度睡眠对外界刺激的敏感性大大降低。而熊类，我们知道体型很大，其中北极熊是世界上体型最大的食肉动物。但是它们在冬季也会冬眠。

食肉动物的主要能量来源就是肉，而北极熊又几乎是纯食肉动物，它的食物构成里有98.5%都是肉类。而生活在北方的棕熊，虽说也是食肉动物，但是严格来说，它们是杂食性动物，因为在它们的食物中，植物占了60%。在肉类缺少的时候，它们会吃野果、谷物、植物的根茎等。鲜肉也吃，腐肉也吃，在吃上一点也不挑。

北极熊生活在北极，地域寒冷。这里本来就很冷了，所以很多人想不明白为什么北极熊还需要冬眠。这是因为它的主要能量来源又是肉类，在寒冷的冬季热量消耗大，而获得能量少。所以为了自身生存，它们必须多获得能量，也就是多捕食；要么它们减少自身消耗，也就是它采用的冬眠的方式。冬季，北极会在太阳直射到达南回归线的那一段时间，也就是南半球夏季最热的时候，进入极夜，在这段时间里，没有光照，亮度极差不利于北极熊捕食。而且很多动物会冬眠，鱼类会往更温暖一点的地方游过去，北极熊并不容易捕捉到食物。

而且进入极夜后，对北极熊来说会非常难熬。北极熊的确皮厚，但其实它的皮肤是黑色的，皮毛是一根根透明的中空的小管，在阳光折射下看起来才是白色的。当阳光照射到它们身上时，这些中空的小管就吸收太阳光传到皮肤里转化成热能，同时厚厚的毛发又阻挡了热量的流失。

所以在他们生活的地区进入极夜没有阳光的时候，北极熊真是全靠一身脂肪和毛抵抗寒冷，再加上找不到吃的，就只好选择进入冬眠吧。

但是过了极夜，很多北极熊就会醒来活动，只有一些怀孕的雌性北极熊和要照看宝宝的雌性北极熊继续选择冬眠，因为需要保持能量。

对于棕熊来说也是一样，然而在冬季，棕熊生活在亚欧大陆北部和北美地区，气候寒冷。动物们在冬季不是冬眠了就是躲起来了，要获得肉类并不容易。同时植物枯萎，它们也没有办法从植物上获得更多能量。而棕熊体型又大，本身吃的就多，当外界食物满足不了需求的时候，它们就选择了冬眠这种方式。

当然不是所有的熊都需要冬眠的，生活在热带和亚热带地区的黑熊冬季根本不冷，自然也不需要冬眠。

但是熊类的冬眠跟其它动物的冬眠并不一样，别的动物的冬眠可以看做是“植物人”状态，不能动也不会醒过来，等到气温回升天气回暖，自然会从沉睡中苏醒。而熊类的冬眠，它们的体温并没有下降多少，只是比平时低了一点。呼吸从每分钟六到十次下降为一次左右，心率从每分钟50次左右下降到15次左右。它的新陈代谢水平也下降为平时活动时的四分之一，它们在这几个月的时间里不吃不喝只是睡觉，偶尔翻个身调整一下睡姿。

熊并不像其它冬眠动物那样为自己找一个看起来特别安全的地方，比如在地下挖洞，用树枝隐藏等等，有时候它们就在地上铺一些干草直接睡了。研究人员监测发现，熊在冬眠期间肌肉强度和骨骼萎缩度并没有什么变化，然而人如果一躺躺几个月不进行任何活动，一定会肌肉萎缩骨质疏松。

另外，熊也不是完完全全进入冬眠期，在天气暖和的时候，它们甚至会醒来溜达一圈，找找食物。在睡觉的时候周围有个什么动静，也能立刻起来进入警戒状态。北极熊就更厉害了，它即使在进入冬眠状态，大脑也保持着清醒，随时可以醒来，北极熊妈妈还要随时醒来照看一下小熊。对它们来说，冬眠就像是睡了一大觉，这期间如果有人故意骚扰熊，打断了它的睡眠，那迎来的可不会是一头睡蒙了的熊，而是带有强烈起床气的暴躁的熊。

所以别想着熊冬眠了是不是就没危险了，把它吵醒了危险等级得比平时上升好几个档次！

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