两篇Science｜冬眠动物的“超能力”或许也隐藏在人类的DNA中

在自然界的神奇舞台上，冬眠动物无疑是一群令人惊叹的 “超级英雄”。数月间，它们能在不吃不喝的状态下，肌肉不萎缩，体温可降至接近冰点，代谢和大脑活动近乎停滞。而当春天来临，从冬眠中苏醒的它们，瞬间恢复活力，仿佛那些漫长的沉睡时光从未存在。更令人称奇的是，有研究发现冬眠动物似乎能逆转类似 2 型糖尿病、阿尔茨海默病和中风等危险的健康变化。这种超凡能力，不禁让科学家们脑洞大开：人类是否也能拥有这般 “超能力” 呢？

近年来，随着对冬眠机制研究的步步深入，科学家们惊喜地发现，冬眠动物的这些神奇能力，或许与人类基因有着千丝万缕的联系。最新研究更是精准定位到冬眠动物基因中的特定区域，这些区域在调控代谢和冬眠进程中，扮演着举足轻重的角色。更让人兴奋的是，在人类庞大的基因组中，竟也存在与之类似的区域。这一发现，宛如一道曙光，照亮了科研的新方向 —— 如果能成功解锁这些基因的调控机制，或许就能为治疗神经退行性疾病和糖尿病等，开辟出全新的路径。

日前，两篇重磅研究成果在《科学》（Science）杂志上发表，为我们探索这一神秘领域提供了关键线索。在第一篇题为“Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus”的研究中，来自犹他大学等顶尖科研机构的科学家们，运用前沿技术，深入分析冬眠动物的基因表达和染色质动态变化，他们成功识别出了与冬眠紧密相关的保守顺式调控元件（CREs）和代谢程序。

研究人员以小鼠为模型展开深入探究，详细表征了小鼠下丘脑在进食、禁食和再喂养状态下的基因表达情况。结果显示，在禁食状态下，小鼠下丘脑内一系列与能量代谢调控相关的基因表达发生显著变化，诸多参与脂肪分解、糖异生途径的基因表达上调，为机体在缺乏食物供给时维持基本能量需求提供保障；而在再喂养阶段，参与合成代谢、能量储存的基因表达迅速回升。通过将冬眠动物与非冬眠动物的基因组进行细致比对，他们发现了在冬眠动物中具有趋同变化的顺式元件。这些元件在结构上呈现出特定的保守序列特征，且在不同种类的冬眠动物基因组中，所处位置及与周边基因的相对关系具有高度一致性。在禁食后的再喂养阶段，这些元件在调节下丘脑反应时，发挥着关键作用，相关分子过程更是发生了显著的趋同进化变化。例如，在冬眠动物体内，这些顺式元件能够精准调控下游与胰岛素信号通路、脂肪代谢关键酶相关基因的表达，使其在再喂养阶段迅速恢复正常代谢水平，避免因进食引发的代谢紊乱；而非冬眠动物在类似情况下，基因表达调控的精准度和效率远不及冬眠动物，易出现代谢波动。

而在第二篇题为“Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice”的研究里，犹他大学的研究团队进一步深挖这些顺式元件的功能。他们发现，冬眠动物的基因组中存在一些特殊的 DNA 区域，这些区域就像一个个精准的 “调控开关”，能通过调节邻近基因的活性，来影响代谢反应以及冬眠相关的各项生理过程。

以与肥胖紧密相关的 FTO 基因座附近区域为例，研究人员在其中发现了多个冬眠动物特有的顺式元件。这些元件与邻近基因形成复杂而精妙的调控联系，从而精准调节机体的代谢反应。为了验证这些区域的功能，研究人员在小鼠身上进行了敲除实验。当特定区域被敲除后，小鼠机体的体重和代谢出现了明显变化，这有力地表明，这些区域在代谢调节中，确实起着不可或缺的重要作用。

此外，这些研究还暗示，冬眠动物的基因组中可能暗藏着一些 “解锁机制”，能让它们灵活自如地调节机体代谢。令人惊喜的是，人类基因组中同样存在类似区域，只是目前这些区域的功能，可能受到了某些限制。但这并不能阻挡科研人员探索的脚步，通过进一步深入研究这些区域，或许就能找到解除限制的方法，赋予人类类似冬眠动物的 “超能力”。

如今，借助对冬眠动物机体基因组的深入研究，科学家们已经找到了一些关键的调控元件，它们在代谢调节和冬眠进程中，发挥着重要作用。这些发现，不仅为我们理解冬眠机制提供了全新视角，更为开发治疗人类代谢性疾病的新方法，点燃了希望之火。在未来的研究中，研究人员将继续深耕这些基因调控机制。或许在不久的将来，我们真的能解锁人类基因中的 “冬眠模式”，从而改善机体健康、延缓衰老，甚至攻克一些目前难以治愈的顽疾。让我们共同期待这一激动人心的科学突破吧！

参考文献：

ELLIOTT FERRIS,JOSUE D. GONZALEZ MURCIA,ADRIANA CRISTINA RODRIGUEZ, et al. Genomic convergence in hibernating mammals elucidates the genetics of metabolic regulation in the hypothalamus, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp4025.

SUSAN STEINWAND,CORNELIA STACHER HÖRNDLI,ELLIOTT FERRIS, et al. Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice, Science (2025). DOI:10.1126/science.adp4701.