用糖供能維持視力？鳥類無氧視覺的400年謎團破解

多年來，視網膜無需血液直接供氧仍能運作的能力，始終是自然界保守最嚴的秘密。

生物學家終于破解了一個困擾數百年的謎團：為何鳥類視網膜缺乏直接血液供應，卻能保持敏銳視力？這意味著鳥類視網膜可以在無氧條件下工作。丹麥奧胡斯大學發現，鳥類通過將眼睛切換至厭氧供能模式，解決了缺氧難題。

永不衰竭的無血視網膜

神經組織尤其是視網膜，是人體能耗最高的組織之一。這些組織通常需要血管持續供氧才能運作。但鳥類視網膜沒有血管，這可能是為防止光線散射、提升視覺清晰度進化出的適應性特征。從理論上講，這些細胞本應死亡——沒有血液就沒有氧氣，而神經組織缺氧數分鐘就會衰竭。"根據我們所知的全部生理學知識，這種組織本不可能正常工作，"生物學論文第一作者克里斯蒂安·達姆斯高說。然而，鳥類的視力卻勝過地球上許多生物。

經過八年研究，奧胡斯團隊終于解開了這個血管悖論。首先回溯歷史：自17世紀起，生物學家一直將櫛膜視為秘密氧艙——這個梳狀突起結構伸入鳥類眼球，學界曾假設它會向周圍液體滲氧以維持視網膜存活。事實證明，專家們的假設錯了。研究人員指出："櫛膜根本不向視網膜輸送氧氣。"相反，該組織長期處于慢性缺氧狀態，這種狀態足以導致人類大腦發生嚴重中風。

無氧狀態下的能量之謎

這引出一個關鍵問題：視網膜如何維持供能？研究團隊利用被稱為"分子GPS"的空間轉錄組學技術，繪制了眼球中數千個基因的分布圖。研究發現，缺氧的內層視網膜已將從有氧代謝轉為無氧糖酵解——即在無氧條件下分解糖類的過程。這是一種極其低效的供能方式，每分子糖產生的能量只有有氧呼吸的1/15。

"這種矛盾又引發新疑問：人體最耗能的組織之一，如何靠如此低效的進程存活？"資深作者延斯·蘭德爾·尼恩高質疑道。為解開謎題，研究人員用代謝成像技術追蹤糖分運動，發現鳥類視網膜消耗葡萄糖的速度遠高于大腦其他部位。這時，長期被誤解的櫛膜終于顯現真正作用。

櫛膜的真實角色

櫛膜實際是一個高容量的"代謝門戶"。它向視網膜大量輸送糖分以驅動無氧引擎，同時快速清除乳酸廢物，防止這些有毒副產物在無血眼球中積累。"櫛膜不是供氧器，而是燃料輸入與廢物輸出的運輸系統，"尼恩高解釋道。

對腦中風治療的啟示

進化證據表明，鳥類從恐龍祖先那里繼承了這種無血視網膜，從而獲得了卓越的視覺清晰度。研究團隊指出，這一發現可能為治療人類中風提供潛在的醫學藍圖。人類腦中風時，組織會因缺氧和廢物堆積迅速死亡，而鳥類卻進化出了在此類極端條件下存活的天然策略。"自然界在鳥類身上解決的生理難題，正是導致人類疾病的癥結，"尼恩高補充道。未來某天，這項研究或有助于開發在血流受限或中斷時保護人腦組織的新策略。

該研究已于1月21日發表在《自然》期刊上。