论喝酒，我们都比不过大黄蜂？

中科院物理所

2024-11-05 13:23发布于北京中科院物理所官方账号

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划重点

01东方大黄蜂被认为是自然界中唯一一种能够经常性地、近乎无限量地摄入极高浓度的酒精，却不会有任何不良反应的物种。

02与其他生物相比，大黄蜂对酒精的耐受性来源于其具有迅速代谢酒精的生理机制。

03研究发现，大黄蜂肠道中含有丰富的酵母菌，它们与酿酒酵母菌等微生物保持互利关系，共同生存。

04由于这一发现，大黄蜂可能成为研究酒精中毒的潜在机制与新型疗法的一种宝贵的新模型。

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不仅人类喜欢喝酒，自然界中的很多生物都对美酒情有独钟。而且，论酒量，人类也并非独占鳌头。如果有一天，你在酒桌上遇到了大黄蜂这种生物，那么我们的建议是——赶紧跑！
包括人类在内的许多物种都有喝酒的嗜好，但“小酌怡情，大饮伤身”，过量摄入酒精往往会对健康造成不良影响。然而在喝酒这方面，东方大黄蜂（Oriental hornet）是一个例外。近期发表在《美国科学院院报》上的一篇论文指出，这种大黄蜂似乎可以经常性地、近乎无限量地摄入极高浓度的酒精，却不会有任何不良反应，甚至不会酒精中毒。在实验中，它们几乎把一同参与“酒局”的蜜蜂给“喝趴下了”。

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东方大黄蜂。图片来源：Eran Levin/Tel Aviv University
为什么生物会“喝醉”？
生物对酒精的耐受是有限度的。酒精作为糖类发酵的天然副产品广泛存在于各种水果和花蜜中，很多生物都会在日常饮食中饮用低浓度的酒精，甚至有不少生物会乐在其中。但是，对绝大多数物种来说，摄入过量或过高浓度的酒精会对身体造成严重伤害。即使是相对来说更为适应“饮酒”的物种，在接触浓度超过4%的酒精时，也会出现有害影响。因此，尽管酒精的热量几乎是糖的两倍，但其固有的毒性使动物无法安全地将其用作日常的能量来源。
“就我们目前的了解来说，东方大黄蜂是自然界中唯一一种能够用酒精为新陈代谢提供动力的动物。”论文作者之一、特拉维夫大学的埃兰·莱文（Eran Levin）说道，“即使长期摄入大量酒精，它们也不会出现中毒或生病的迹象，而且它们的身体能够迅速地将酒精代谢掉。”
莱文等人的研究提到，有一种“醉猴理论”（"drunken monkey" theory）解释了适应低浓度酒精的动物在摄入高浓度酒精时出现的不良反应。例如，树鼩食谱中的棕榈花蜜含有一定量的酒精，因此它们可以长期食用浓度3.8%的酒精。在之前研究过的物种中，树鼩保持着脊椎动物里“酒量最高”的纪录。但在实验室中，当它们连续两周摄入高于10%浓度的酒精时，就很容易出现肝功能衰竭的症状。

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树鼩。来源pixabay

无脊椎动物中比较能喝的选手是果蝇。它们能安然接受最高4%的酒精，一旦超过这个浓度，死亡率就会上升。但果蝇表现得像不知节制的“酒鬼”，它们可以喝下远多于此的量：果蝇每天最多能喝掉相当于身体一半体积的15%浓度的酒精，甚至在酒里加入苦味奎宁也不会减缓它们喝酒的速度。果蝇的新陈代谢速度极快，有利于更好地消耗掉酒精，但它们仍然会喝得“烂醉如泥”。另外，果蝇的酒量也可以“练出来”：它们的酒精耐受能力受基因构成影响，不同个体提高耐受力的速度也不同，这意味着它们需要喝得越来越多，才能获得同等的承受能力。这一点与人类颇为相似。

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果蝇。来源freepik

而在人类社会中，酒精中毒和酒精滥用是一个严重的全球性问题，研究酒精中毒的机制及治疗手段具有重大的医疗和社会意义。因此，人们开始研究动物酒精中毒的情况。以东方大黄蜂为代表的社会性昆虫进入了研究人员的视野，大黄蜂会进食含酒精的花蜜、发酵的水果，甚至对人造酒精饮料表现出强烈的兴趣。东方大黄蜂如此长期嗜酒却没有出现不良反应的现象，令人不禁好奇它们是如何做到的。
为什么大黄蜂“千杯不醉”？
为了探究这一问题，研究团队从特拉维夫大学附近地区收集了东方大黄蜂和蜜蜂的蜂群，在7天时间内，给它们喂食酒精浓度从0%到80%不等的蔗糖溶液作为唯一的营养来源。
实验显示，摄入酒精对大黄蜂的存活率和寿命都没有明显影响。不仅如此，摄入更多酒精并没有改变东方大黄蜂的行为，没有提高其攻击性或影响筑巢能力。“酗酒”后的大黄蜂仍能筑起整齐精美的巢穴，而且当研究人员模仿入侵时，它们也不会展露出不正常的攻击性。另外，大黄蜂没有对实验使用的溶液表现出任何偏好，不同浓度的酒精在它们看来似乎是一样的。同样参与实验的蜜蜂则不然，摄入高浓度酒精的蜜蜂在24小时之内就死掉了。1~5%的酒精就能够对蜜蜂的运动能力、认知能力、攻击性和觅食行为产生不利影响。

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大黄蜂的巢。来源：Pixabay

实验中使用的酒精添加了一种碳同位素13C，会在酒精代谢过程中分解成二氧化碳。研究人员测量了东方大黄蜂排出的标记二氧化碳量，从而确定了它们分解酒精的速度。结果显示，与蜜蜂相比，东方大黄蜂代谢酒精的速度明显更快。这也许可以解释为什么东方大黄蜂与果蝇和蜜蜂不同，不会“喝醉”。
大多数生物借助身体内的酶来分解代谢乙醇，在人类体内，乙醇的衍生物和代谢物（如乙醛）是造成乙醇毒性作用的主要原因，而乙醇的耐受力与代谢效率直接相关。大黄蜂对酒精的高度耐受就来源于其具有迅速代谢酒精的生理机制。
研究团队分析了胡蜂属（Vespa）的生物的基因组，发现它们存在多个乙醇脱氢酶（NADP+）基因拷贝，这种基因能够参与产生分解酒精的酶。作者认为，大黄蜂在进化中保留了分解酒精的基因，是由于它们长期与酵母菌保持互利关系。作为酵母菌等生产酒精的微生物的宿主，它们需要拥有优秀的代谢酒精的能力。

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大黄蜂等昆虫会从水果中摄取到发酵的酒精。来源：pixabay

东方大黄蜂一类的社会性昆虫会进食发酵后含有酒精的水果，在此过程中，它们往往会“搬运”酿酒酵母菌以及其他产生酒精的微生物，包括细菌和真菌。大黄蜂肠道中含有丰富的酵母菌，大黄蜂为酵母菌提供生存环境，并将酵母菌携带到葡萄等水果上，帮助酵母菌传播和生长。反过来，酒精的杀菌作用也为大黄蜂提供了便利，因为它们经常采集腐肉来喂养幼虫。
有关大黄蜂的发现可以帮助人们理解酒精对生理和行为的影响，以及酒精耐受的机制。在研究酒精中毒的潜在机制与新型疗法时，东方大黄蜂有可能成为一种宝贵的新模型。

作者：Jennifer Ouellette

翻译：鹭椋羽

审校：*0

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