今天我们来讲讲,为什么有些人在冬天更加抗冻。
在寒冷的冬天,除了裹上厚厚的棉衣保暖外,人体自身也有“发热”装置。当人体内的冷觉感受器,感受到外部温度降低时,会变得兴奋,并将信号传递给下丘脑。之后,下丘脑中的体温调节中枢会把这个信号,再通过神经细胞传递给人体内负责产热的部位。比如,你被冻得“打哆嗦”就是下丘脑命令骨骼肌战栗来增加产热,皮肤上起“鸡皮疙瘩”,则是皮肤为了减少热量散失,收缩毛孔造成的。
人体本身的抗寒能力,与骨骼肌有很重要的关系。
人体骨骼肌的纤维主要分为两种:快速抽动肌纤维和慢速抽动肌纤维。在日常生活和运动中,快速抽动肌纤维主要负责短跑冲刺、跳高跳远等爆发性运动,消耗能量快,很容易疲劳。慢速抽动肌纤维负责一些慢跑等有氧运动,不易疲劳,且对低温环境耐受更好。
2021 年瑞典的一项研究发现,一些人之所以更抗冻,原因可能就是他们的快速抽动肌纤维出了点小问题。
研究人员招募了 42 位健康男性志愿者,年龄在 18–40 岁之间,他们平时都不太进行体育锻炼,干的工作也不需要长期待在寒冷环境中。但“残酷”的研究人员要求志愿者们在 14℃ 的冷水中浸泡20分钟后,休息10分钟,如此反复直至志愿者们的体温降低到 35.5℃。
在浸泡过程中,研究人员用肌电图,监测志愿者们的肌肉电活动,评估他们的颤抖情况。此外,他们还收集了志愿者的肌肉样本,检测蛋白质含量及肌肉纤维比例。
配图来自图虫网
结果发现,大约有 20% 的志愿者体内缺少一种叫“α-肌动蛋白-3”的蛋白质,这种蛋白质只在快速抽动肌纤维中存在。这些志愿者在反复泡“冷水澡”时,体温下降很慢,也不颤抖,七成左右能在接触冷水后还维持 35.5℃以上的体温。而含有这种蛋白的正常人,只有三成在泡“冷水澡”后还能够维持这个体温。
也就是说,骨骼肌中缺少这种蛋白质的人,会比普通人更加抗冻。研究人员推测,这可能是数万年前,人类的祖先在从温暖的非洲大陆向北方迁徙过程中,发生了基因突变,让一部分人获得了更加“抗冻”的属性,能够更好得适应北方寒冷的气候。
不过,人体内产热的器官还有很多,骨骼肌对此的影响有多少,还需要进一步研究。瑞典的研究者也认为,这项研究提出的生理机制目前尚未在分子水平的实验上得到证实,未来他们也将继续研究,找到部分人“抗冻”的真相。
本文为科普中国·星空计划扶持作品
作者:胡桃夹子
审核:陶宁
出品:中国科协科普部
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来源: 星空计划
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