鸟类视网膜的无氧生存之谜：颠覆数百年认知的生物学发现

一项发表于《自然》期刊的最新研究揭示了生物学领域一个长期未解的悖论：鸟类的视网膜——动物界中能量需求最高的组织——竟能在持续缺氧的环境中正常工作。一个国际科研团队发现，鸟类视网膜的内层通过高效的无氧代谢机制获取能量，并首次明确了鸟类眼中一个神秘结构——长期以来被称为“视网膜梳”或“眼梳”——的真实功能，推翻了自17世纪以来关于该结构的假说。

视网膜的能量悖论
鸟类视网膜作为神经组织，本质上是大脑的高度特化延伸部分，具有极高的能量消耗。在大多数动物中，神经组织依赖密集的微血管网络供氧。然而，鸟类的视网膜却完全缺乏血管——这一特征可能有助于提升视觉清晰度，因为血管会散射光线，干扰成像。

“从生理学角度来看，这种组织本应无法正常工作，”研究第一作者、奥胡斯大学的克里斯蒂安·达姆斯高教授指出，“然而事实却完全相反，这促使我们展开了长达八年的探索。”

推翻百年假说：眼梳的真实作用
几个世纪以来，科学界一直认为鸟类眼中的梳状结构（学名：pecten oculi，常被称为“眼梳”）是向视网膜输送氧气的关键器官。这一假说自17世纪被提出后，始终缺乏直接证据支持。

研究团队通过创新技术，首次在正常生理条件下测量了鸟类视网膜的氧含量。“直接测量极其困难，我们与动物麻醉专家合作，终于在2020年取得了突破，”共同作者延斯·兰德尔·尼恩高教授解释道。测量结果令人震惊：眼梳并未向视网膜供氧，相反，视网膜内层实际上处于慢性缺氧状态。

无氧代谢的高效机制
面对这一发现，研究团队采用空间转录组学技术，绘制了视网膜组织中数千个基因的空间活性图谱。分析显示，与无氧糖酵解相关的基因在视网膜缺氧的内层高度活跃。

无氧糖酵解每分子葡萄糖仅产生有氧代谢五分之一的能量，这引发了新的疑问：如此高耗能的组织如何依靠低效过程维持功能？进一步的放射性葡萄糖成像研究给出了答案：鸟类视网膜吸收的葡萄糖量远超大脑其他区域。

研究团队随后聚焦于视网膜色素上皮（RPE）。基因表达分析表明，该结构大量表达控制葡萄糖和乳酸转运的酶。实际上，视网膜色素上皮并非供氧器官，而是代谢门户：它将葡萄糖输送至视网膜，同时将无氧代谢产生的乳酸运回血液循环。

Müller细胞的关键角色
奥尔登堡大学的卡琳·德德克教授和亨里克·穆里岑教授进一步揭示了视网膜内支持细胞——Müller细胞——的核心作用。他们通过免疫染色证明，这些细胞富含转运乳酸和葡萄糖的酶，并构建了一个代谢模型，阐明葡萄糖和乳酸如何在眼梳、玻璃体与Müller细胞之间交换，从而在视网膜神经细胞内实现高效的无氧糖酵解。

“眼梳实际上是一个燃料供应与废物清除的运输系统，”尼恩高教授强调，“它的功能被误解了数百年。”

进化溯源与医学启示
进化生物学分析表明，这一独特的代谢适应在恐龙向现代鸟类进化的过程中就已出现。尽管当前研究主要涉及基础科学，但作者们指出其潜在医学价值。

“在中风等疾病中，组织因缺氧受损，代谢废物积累，”尼恩高教授表示，“鸟类视网膜展示了一种全新的缺氧应对策略。理解这一机制，或许能为我们重新思考缺氧相关疾病的治疗路径提供启发。”

这项研究不仅改写了鸟类生理学的教科书内容，也为代谢适应性与进化创新提供了精彩范例，展现出自然选择所塑造的生命系统的非凡韧性。