屁股竟然可以呼吸？

提到呼吸，你最先想到的肯定是用鼻子嘴巴呼吸。联想一下，你也会想到水里的螃蟹、鱼虾用鳃呼吸，或者昆虫用肚子上的气孔呼吸。

但如果说有些动物能够用屁股呼吸，你会相信吗？

2024年的搞笑诺贝尔奖，就颁给了一群研究用屁股（肠道、泄殖腔）呼吸的科学家。而且这个方面的研究在未来可能可以拯救人类的性命。

下面我们就来说说用屁股呼吸。

屁股呼吸不算罕见

虽然用屁股呼吸听起来不可思议，但是对于很多水生动物来说，并不是什么稀奇的事情。

为了在水中获取氧气，有大约400种鱼类进化出了自己的辅助呼吸手段。其中，就包括使用肠道末端，也就是肛门来辅助呼吸的。

一种非常常见的生物就有这个本领——泥鳅。当水体氧气含量降低的时候，泥鳅的肠道末端也能跟水进行气体交换，以缓解自己的缺氧状况。

肠道末端当然不属于典型的呼吸系统了，但这个地方也有非常密集的血管，在这里氧气扩散距离短，也有机会进入身体。

除了泥鳅这样的鱼类，乌龟这样的爬行动物也有类似的本领。

有些种类的乌龟在冬眠的时候，会躲进水底。

虽然冬天水里的温度不高，但总好过暴露在空气中。毕竟冬天的气温很容易会降低到零摄氏度以下，对于乌龟这样的变温动物来说，暴露在这样的环境更容易被冻死，躲在冰冷的水中反而能提高自己熬过寒冬的概率。

但乌龟毕竟是爬行动物，它们没有鳃，是靠肺呼吸的，躲在水里可能会遇到水面结冰，无法伸出鼻子呼吸的情况。于是这些乌龟也演化出了用泄殖腔，也就是肛门获取溶解氧的“呼吸”方式。

而且乌龟在冬眠的时候新陈代谢速率降低，消耗的氧气含量也非常少，所以靠肛门吸收水中的溶解氧，乌龟就能生存下去。

哺乳动物可以用肛门呼吸吗？

既然鱼类、爬行动物有这种特殊的本领，科学家们不禁开始好奇，哺乳动物是不是也有这样的本领？

2021年发表的一篇论文就解答了这个问题。

研究者制作了一套经肛门通气系统（EVA系统），这套系统可以直接往哺乳动物的肛门里输送氧气（称为g-EVA系统），或者输送富含氧气的全氟萘烷液体（称为I-EVA系统）。

首先“遭殃”的就是小鼠。

研究者发现，在低氧气环境中，小鼠能够生存的时间是11分钟。如果使用g-EVA系统直接向小鼠的肛门里输送氧气，小鼠的生存时间提升到了18分钟，而肠道有破损的小鼠，生存时间反而更长，它们当中有75%的概率能生存到50分钟。

向小鼠肠道内通气，图片来源：参考文献3

这说明直接往肠道里输送氧气，确实能够缓解致命性缺氧。

但这种方式未来用在人类的临床治疗上可行性比较低，毕竟这种方式在肠道有破损的状态下效果更好，而对于本身就非常虚弱的病人来说这么做可能会增加风险。

于是科学家继续进行了另一项实验——不直接向肛门里通气体，而是通过I-EVA系统输入富含氧气的液体，看能否增加血液里的氧气含量，缓解缺氧。

这次“遭殃”的不仅仅是小鼠了，大鼠和猪也都被当作了实验对象。结果往小鼠、大鼠和猪的肛门里输入富含氧气的液体，都提高了它们血液里的氧气含量，并且没有带来什么明显的副作用。

向猪和大鼠体内通气，图片来源：参考资料3

动物们的生存之道暗藏人类难题的解法

研究动物的“肛门呼吸”对人类的医学有很大帮助，甚至可以在关键时刻拯救性命。

这项研究的研究者认为，这种从屁股提供氧气的方式在未来有可能应用在人类的临床治疗上，用来应对急性呼吸衰竭、气道狭窄、新生儿窒息等情况。

肛门呼吸或许能够用来治疗人类疾病，图片来源：参考文献3

当然了，这种方法距离真正的临床应用还有一段距离，还需要经过更加深入的研究和严格的安全性测试。

而除了用屁股呼吸，动物们还有很多奇怪的呼吸方式。

比如前面提到的泥鳅，它们除了能够用鳃呼吸，用肛门呼吸，2021年的一项研究还发现泥鳅可以用胡须呼吸。

泥鳅胡须也是个复杂结构，图片来源：参考文献4

也有科学家正在研究“胡须呼吸”相关的研究，这些动物的特殊本领让人听起来就不可思议，但在这些特殊生存机制的背后，或许就暗藏着人类难题的解法。

这可能也是我们需要对自然界保持好奇心的原因之一。

参考资料：

[1] Sun B, Huang S, Huang L, et al. Fibronectin 1B gene plays an important role in loach barbel air-breathing[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(21): 11928.

[2] https://www.livescience.com/61018-turtles-breathe-through-butt.html

[3] Okabe R, Chen-Yoshikawa T F, Yoneyama Y, et al. Mammalian enteral ventilation ameliorates respiratory failure[J]. Med, 2021, 2(6): 773-783. e5.

[4]Sun B, Huang S, Huang L, et al. Fibronectin 1B gene plays an important role in loach barbel air-breathing[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(21): 11928.

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作者：田达玮 科普创作者

审核：黄乘明 中国科学院动物研究所 研究员