Science：为什么海豹不会淹死？

　　

据研究人员报道，海洋哺乳动物可能有一种在长时间潜水中生存的秘密武器——一种直接感知自身循环血氧水平的能力，这是大多数哺乳动物所缺乏的——使它们能够在水下停留更长时间，并在缺氧导致溺水之前浮出水面。

呼吸空气的海洋哺乳动物已经发展出一系列在水生环境中生存的生理适应，包括体温调节以承受深海的压力。然而，对潜水哺乳动物来说，最关键的进化挑战之一是避免溺水。尽管这些动物适应了更大的氧气储存和对低氧水平的耐受性，但如果它们无法感知氧气耗尽时，它们仍然有溺水的危险。

一般来说，人们认为循环血氧对哺乳动物来说是认知上难以察觉的。相反，大多数哺乳动物已经进化出将二氧化碳升高作为低氧信号的能力，从而引发“空气饥饿”等厌恶感。虽然对二氧化碳的认知感知是一种至关重要的生存机制，但在屏气潜水时，依靠它作为低氧指标，二氧化碳会在体内积累和保留，可能不足以保护海洋哺乳动物在长时间潜水时免于溺水。

为了评估海洋哺乳动物是否能直接感知并对波动的氧气水平做出反应，克里斯·麦克奈特和他的同事们对野生捕获的灰海豹（Halichoerus grypus）进行了一项研究，以研究吸入氧气和二氧化碳水平的可控变化是如何影响它们的潜水行为的。McKnight等人发现，潜水时间与血氧水平密切相关，但不受二氧化碳水平或血液ph值的影响。

根据研究结果，即使暴露在二氧化碳浓度比环境空气高200倍的环境中，海豹的潜水时间也保持不变。然而，改变氧气水平——要么是环境浓度的两倍，要么是一半——会显著影响密封圈在水下停留的时间。McKnight等人认为，这项研究提供了令人信服的证据，证明灰海豹具有感知氧气水平的认知能力，从而使它们能够相应地调节潜水时间。

而且，考虑到海洋哺乳动物对潜水相关适应的广泛趋同进化，其他物种很可能也存在类似的氧气感知机制。

在一个相关的视角中，Lucy Hawkes和Jessica Kendall-Bar更详细地讨论了这项研究。