W当一只原产于南极洲的威德尔海豹在一次长达一小时的潜水中，从400米深的冰层下垂直落下时，一系列的适应作用使它得以生存。海豹的心率减慢。在这个速度下，它将更缓慢地消耗由大量血液和血红蛋白提供的深层氧气储备。海豹的肌肉释放了另一种叫做肌红蛋白的蛋白质所储存的大量氧气。如果它的组织缺氧，细胞可以利用储存在心脏和大脑中的高水平糖原开始无氧代谢，在无氧的情况下产生能量。海豹超大的肝脏也储存着自己的富氧红细胞，就像一个备用的氧气罐。当氧气含量骤降到足以让潜水员失去知觉的水平时，对为海豹脑细胞提供氧气的静脉的精细控制使它在水中游泳时不受影响。这些系统共同确保了海豹一次又一次地在这种极度缺氧的环境中生存下来，一次又一次地潜水，在它生命的几十年里。
在过去的一年里，全世界的人类都面临着自己的一个严重缺氧事件：新冠病毒-19。区别是什么？人类的身体从来没有被建造成能在如此极端的氧气限制下生存。当你把人类比作潜水的海洋哺乳动物时，这一事实变得尤为明显。
这就是研究人员在《科学》杂志上发表的一篇新论文中所做的比较生物化学与生理学．1他们研究了海洋哺乳动物非凡的潜水能力可以揭示人类感染SARS-CoV-2时面临的情况。总的来说，他们找到的答案是残酷的:当氧气水平降低时，人体几乎没有任何保护海洋哺乳动物的措施。
“海洋哺乳动物向我们表明，在极端情况下，需要大量组织的协调，才能提供所有的保护，”合著者、加州大学圣克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)教授Terrie Williams说。“我们人类能做的唯一一件事就是确保我们不会处于氧气变得不利的情况下。不幸的是，这正是这种疾病的作用。”
人类的身体从来没有被建造成能在如此极端的氧气限制下生存。
COVID-19夺走人体组织氧气的方式是其定义性特征之一。病毒侵入肺内壁，包括肺泡，微小的气囊从每次呼吸中捕获氧气并迅速将其送入血液。随着免疫系统试图击退病毒，肺部和气囊发炎并充满液体，削弱了它们向血液输送氧气的能力。最近一项针对新冠病毒-19危重患者的研究表明，病毒引起的呼吸衰竭“可以像其他疾病引起的缺氧性呼吸衰竭一样得到控制”。2
许多COVID-19患者还会出现异常凝血，科学家和医生仍难以解释这一点。3.这种凝血严重到足以阻止氧气进入大脑，导致缺血性中风。4大脑和心脏细胞与其他细胞不同，它们在缺氧的情况下只能存活几分钟。
这一连串的缺氧提醒了威廉姆斯，他研究潜水哺乳动物和人类运动员的生理学，了解海洋哺乳动物先前阐明人类健康问题的方式。她对宽吻海豚和威德尔海豹心脏的研究有助于解释铁人三项运动员在比赛开始时进入水中时突然死亡的原因：当他们加速运动时，突然的冷水拍打触发了心脏本能的减慢。5这些发现有助于改变某些种族的形式。
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然而，就COVID-19而言，应用深海哺乳动物的经验教训就不那么简单了。圣安德鲁斯大学(St. Andrews University)苏格兰海洋研究所(Scottish Oceans Institute of St. Andrews University)比较解剖学研究员克里斯·麦克奈特(Chris McKnight)说:“海洋哺乳动物是这种奇妙的模式，因为在我们看来，它们的生活就像是一种持续的生理攻击。”麦克奈特没有参与这篇论文的研究。“但这是伴随着复杂性而来的。它们已经有相当长的时间来发展这些最佳进化特征。”
即便如此，一些研究人员仍在研究这些特征是如何演变成治疗方法的。麦克奈特特别提到了杜克大学癌症研究所正在进行的研究。杜克大学的科学家正在研究为什么海洋哺乳动物在缺氧时肺部和其他器官不会出现炎症。这可以保护他们免受人类COVID-19患者在向血液输送氧气时遇到的麻烦。
杜克大学(Duke)助理教授、该项目的研究人员杰森·索马瑞利(Jason Somarelli)在一封电子邮件中解释说，他的团队正在研究鲸鱼是否在进化过程中丢失了一些基因，这些基因可以让它们消除缺氧和炎症。如果这是正确的，那么有一天可能会开发出一种药物，人工关闭人类的相同基因。
麦克奈特说：“这一切都是可能的，但将其转化为正确的治疗方法的一部分是鼓励生物医学界接受海洋哺乳动物可能掌握关键的观点。”。“我无法想象会有大量的人类生物医学专家，他们的第一站将是海洋哺乳动物，这是一个值得一看的好地方。”
对威廉姆斯来说，海洋哺乳动物的教训是值得警惕的:它们向我们展示了，保护身体不受缺氧需要多大的进化保护，而人类拥有的配套保护是多么的少。她认为自己的论文是另一种方式，表明人们首先避免感染COVID-19是多么重要。
克劳迪娅·盖布他是科德角的科学记者和编辑。她的工作涉及海洋和环境科学、野生动物以及人类如何与自然世界联系。
参考文献
1.Williams，T.M.和Davis，R.W.《潜水哺乳动物的生理弹性：利用Krogh原理了解新冠病毒-19症状对缺氧保护的见解》。比较生物化学与生理学253110849(2020)。
2.Hernandez-Romieu、交流。et al。危重型冠状病毒病患者插管时机和死亡率:一项单中心队列研究必威体育西汉姆官网危重病护理医学48，e1045-e1053（2020年）。
3.新冠病毒对你的血液有什么影响?Hopkinsmedicine.org(2020)。
4.缺血性中风是COVID-19感染引起的症状之一。临床医学杂志9, 2688 (2020).
5.威廉姆斯，T.M。，et al。深海运动改变深海海洋哺乳动物心动过缓和心脏异常的发生率。自然通讯6, 6055 (2015).
主导图像:eldar nurkovic / Shutterstock
