食腐动物为何不怕细菌病*,吃了腐肉也不会跑肚拉稀?
达尔文告诉我们,生物会对所生存的环境发生适应性变化,那些具有更好适应性的生物才得以存活;相反,那些没有“作出”很好适应性改变的生物就被淘汰。
因此,今天我们所能看到的生物物种都是对环境很好适应的品种。
食腐动物之所以不畏惧腐食中细菌病*等,吃了腐肉一点事也没有,也必然有其克制食物中这些微生物的“道道”。
“道道”可能不止一个方面。
比如,所有生物都有隔离外环境和体内内环境的屏障,比如,人类的皮肤就是人体最大的器官和最主要的屏障。
胃肠道也有这样的屏障,称为“胃肠屏障”,包括胃肠道粘膜上皮细胞之间的紧密连接,粘膜表面抗体系统,黏膜表面的保护性粘液等等。
但是,这些“胃肠屏障”是多有脊椎动物所共有的。
食腐动物有什么特殊的机制来抗衡腐食中额外的细菌病*呢?
研究发现,食腐动物不畏惧食物中可能存在的致病微生物的一个重要,甚至是主要机制是:
具有极度低PH值的高酸度胃来作为食物中微生物的“滤过器”。
比较生物学研究发现,动物胃内酸度与其食性高度相关,腐食动物具有极度低PH值的高酸度胃
已知,不同动物具有高度差异的胃酸度。
曾经认为,胃酸的主要生理功能在于通过激活胃蛋白酶原启动蛋白质的消化,并通过蛋白质的酸变性来帮助这一过程。
研究发现,食物中蛋白含量更高的食肉动物通常就比食草动物具有更高的胃酸度,也为这个说法提供了很高的证据。
但是,研究更发现,食腐动物有着比其他食性的动物更高的胃酸度。
而且,食腐动物的食物并不比食肉动物的食物有更高的蛋白质含量,更难消化。
同时,我们知道,维持任何一种极端的生物特征都需要付出高昂的代价。比如,恒温动物维持37度甚至以上的体温,虽然可以获得诸如抵御寄生虫微生物感染,更高的能量利用率,更高的神经传导速度及由此带来的更快的反应速度;但是,维持高体温代价也非常昂贵,比如,需要持续不断“浪费能量物质”,非常不良的低温和高温适应性,更容易被冻死热死等。
胃内高酸度的维持也不例外,代价也一样昂贵。这包括,需要更多的能量支持,还需要投入巨大资源来预防高胃酸带来的潜在危害。
既然,不能单纯用食物蛋白含量来解释食腐动物与食肉动物胃酸度的差异,食腐动物高昂代价的极端高的胃酸度必然有其存在的另外的生物学意义。
正如本问题所涉及,一个显而易见道理在于,腐食动物的食物中含有更多的微生物,面临更大的“病从口入”风险。
我们还知道,高酸度是可以用来杀菌的。食腐动物不惜代价维持胃内的高酸度,一个理所当然的理由就是为了杀灭食物中的微生物,预防这些微生物带来的感染风险。
当然,要证明这一点,需要更大量和可信的证据显示,动物食性,食物中含有微生物的数量,与胃内酸度存在很好的关联性。
年发表的一项研究中,美国北卡罗莱纳州立大学的科学家对此作了专门探讨。
研究者通过广泛的文献检索,获得了来自7种不同食性的68种(25种鸟和43种哺乳动物)动物胃酸度的数据。
结果发现,不同食性与胃pH之间存在很好的线性关系。
总体上,相比于草食动物(无论前肠和后肠),杂食动物和肉食动物,食腐动物(无论专性还是兼性)有着更低PH值的胃酸度。
具体来说,不同食性动物胃PH值分别为:
专性腐食性动物平均1.3,兼性腐食性动物1.8;通性食肉动物2.2,杂食动物2.9,专性食肉动物3.6;后肠食草动物4.1,前肠食草动物6.1。
我们知道,食草动物食物中通常含有较少量的微生物,而食物中含量很高的纤维素和木质素由需要微生物来发酵才能被吸收利用,尤其是前肠食草动物(反刍动物)。因此,胃内不仅不需要高酸度,相反,在反刍动物还需要相对的碱性环境避免微生物被杀灭,才更有利于发酵。
如上所述,食肉动物和杂食动物,食物中蛋白含量高,需要更高的胃酸度。食物中微生物含量虽然高于植物性食物,却显著低于食腐动物的食物,消*杀菌的压力不大。因此,这些动物胃酸度介于食草动物和食腐动物之间。
食腐动物,具有更大的消杀食物中微生物的压力,因而拥有更高的胃酸度。
引人注目的,即使同是食腐动物,专门吃腐食的专性食腐动物的胃酸度比兼性食腐动物更高,更可以进一步说明胃酸在消杀食物中微生物方面的作用。
当然,有一些动物具有更宽的胃内PH值范围。
其中,在杂食动物和主要以昆虫为食的食虫动物最为明显。这主要是由于这些动物的食谱本身存在很大差异,而食虫动物所进食昆虫甲壳质含量差异也是一个原因。
有趣的是,在一些例外中,胃酸度也与食物的微生物含量高度相关,更进一步证明胃酸杀菌的作用。
比如,海狸虽然是食草动物,但是由于经常在水下活动存在暴露于原生动物寄生虫贾第虫感染的高风险,因而具有非常高酸性的胃。
再比如,兔子也是典型的食草动物,却也有极酸的胃。这是因为,兔子需要经常通过吃粪来补充胃肠道内的微生物——一边补充所需要的微生物,一边还通过高胃酸来过滤致病性微生物。
总之,北卡罗莱纳州立大学的研究以有力的证据证明,胃酸的一个重要生理功能是杀灭食物中的微生物;食腐动物具有极端高的胃酸度,因而具有更高强度的杀菌能力,这些动物才可以天天吃充满微生物的腐食而安然无恙。
人类胃酸度的进化意义,以及医学意义
在人类,成年人的胃内具有与杂食食性不相称的高酸度(最低pH值=1.5)。
尤其是,与其他灵长类动物相比,人类是胃pH值唯一更接近于食腐动物的物种。
比如,食性最为接近于人的狒狒,胃pH值一般在3.7,远高于人类的1.5。
一种合理的解释是,人类祖先在某个阶段开始大量捡食腐食动物获得动物蛋白质,可能是促使脑“爆发”发育,突然领先于其他灵长类动物,进化成唯一智能生命的重要原因。
而进食腐食食物的一个代价就是面临更大风险的病原菌感染;接近于食腐动物的高胃酸正是为了适应腐食行为而发生的适应性改变。
另外,在婴儿、高龄老年人,以及接受显著降低胃酸度的胃肠旁路减肥手术和奥美拉多等质子泵抑制剂抗酸药的患者,更容易发生胃肠道细菌感染的事实,也进一步证明胃酸在食物杀菌中的作用。
就是说,人类研究的证据也可以进一步验证胃酸在杀菌中的意义。
综上所述,动物的食性与胃内酸度高度相关。食腐动物胃内极端的高酸度是它们天天吃充满微生物食物却可以安然无恙的主要保护机制。
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