人在水底最多能停留几分钟，即使是训练有素的游泳健将也需要频繁地呼吸空气。人类大脑需要源源不断的氧气，运动时更是如此。比人类相比，生活在南极威德尔海的海豹则不同。海面覆盖着一层厚厚的海冰，下面超低的氧气浓度可以将人快速致死，而在其中生活的海豹却怡然自乐。这些动物屏气长达90分钟时也能保持活跃和敏锐。那么，它们究竟有什么秘密武器呢？
科学日报报道，在加州大学的生态学、生物进化学教授特瑞·威廉斯（TerrieWilliams）的指导下，莎塔·克茹滋研究员（SantaCruz）的研究为大家揭开了谜底——这归功于一种称为“球蛋白”的蛋白质。据研究，已知有16种哺乳动物大脑皮层含有球蛋白，主要起运载氧气的功能。诸如海豚、鲸和水獭等动物体内的球蛋白含量高于一般动物，在供氧不足的情况下可保护脑。威廉斯教授介绍道：“事实上，不同物种的球蛋白数量差异相当大，有些物种比其它物种的球蛋白数量高出3－10倍。这些物种可以帮助我们找到哺乳动物脑球蛋白的保护机理。”
威廉斯对她们的研究抱有重望，期望从中探究人类中风和老化现象。高水平的球蛋白究竟是与生俱来还是由后天的行为和环境促成？虽然答案目前尚未明晰，但是可以确定动物体内球蛋白的含量是后天可以改变的。她相信一旦找到人类脑中球蛋白的激活方式，由疾病、老化等导致的脑损伤必将能化解到最小化。
“我们通过比较研究发现哺乳动物似乎具备增加球蛋白的特殊能力。人能具备这种能力吗？人能通过脑的再造来改善生存吗？答案尚且未知，但是问题值得深入研究。
这项研究于12月18日在《英国皇家学会会报，B辑：生物科学》的网站上以“奔跑、游泳和潜水改造了哺乳动物脑中保护神经的球蛋白”的标题发表，威廉斯是第一作者。
其实，对于海洋哺乳动物的这项的特殊能力，科学们的探索由来已久。常见的解释是经过进化它们已经具备较强的生理适应能力以促进氧气传导至脑，例如较高的毛细血管密度和血液流均有助于此。可是近来威廉斯的团队以及其他学者的研究推翻了以上理论，因为如果仅仅源于生理适应，水下短短几分钟仍然可使血氧水平垂直下降。所以海洋哺乳动物在低氧时如何保护重要器官仍旧是迷。
一些未知因素似乎在起作用。威廉斯将目光转向了2000年新发现的球蛋白——神经球蛋白和细胞球蛋白。这两种球蛋白存在于脑组织，区别于血液循环系统中起类似作用的含铁蛋白质混合物——血红蛋白和仅在肌肉组织中传递氧气的分子化合物——肌血球素。
科学家们仍在探索这些脑球蛋白的物理化学性质。威廉斯解释道，迄今的证据证明细胞球蛋白在氧浓度极低时也能有效的将氧从血液转移至脑中，另一方面，神经球蛋白似乎可以阻止化学性质活泼的氧合成破坏性的自由基，所以两种球蛋白的合作可保持脑在供养不足时的正常机能。
为了验证以上假设，威廉斯组成了一支由分子生物学家、生物化学家和兽医组成的研究团队开展研究。，他们想知道脑中的球蛋白种类和量是否与各种野生哺乳动物的行动类型相关联。他们通过国家的动物控制项目或者死于高速公路、渔场副产物、搁浅等方式，共收集了14种陆地哺乳动物和23种海洋哺乳动物的脑组织。专家们检测了所有样本大脑皮层中的血色素和常住球蛋白——神经球蛋白和细胞球蛋白。合作研究者、来自加利福尼亚大学圣迪戈分校的化学和生物化学专家大卫·克里格（DavidKliger）教授在实验室里采用了分光光度技术来测量这些动物临死时脑中微量球蛋白的种类和数量。
研究结果显示陆地、游泳和潜水三类动物体内的球蛋白水平具有显著差异。和陆地哺乳动物相比，海洋哺乳动物的血色素含量更高，脑组织由于含铁量较丰富使得颜色也更深。不过研究结果并不完全如预想：在浅海较活跃的海豚、海狮和海獭神经球蛋白量高于深海中的鲸。他们还发现三只山猫脑内的球蛋白高含量惊人，不同于狐狸、山狗等狗科动物。威廉斯对此的解释是：可能是因为像疾跑一样的剧烈活动和屏气潜水一样都能刺激球蛋白。
加利福尼亚大学圣迪戈分校讲授分子、细胞和发生生物学的讲师苒婉妮（Zavanelli）认为虽然谜底还没有最终揭晓，但是已经迈出了第一步。她通过基因表达分析法对测量脑组织中球蛋白种类和含量的技术进行了改进，由此证实不同物种之间确实存在差异。她补充道：“这项生物研究十分复杂，不可能即刻得出结论，不过从技术上来讲十分简单易懂。眼下问题的关键是收集足够多的优质野生动物脑组织。”
随着项目的推进，研究内容可能扩展到球蛋白与长寿之间的关系。大头鲸可以活到211岁，它们是怎样保护脑的？它们是否同样会遭受中风的折磨？威廉斯对此十分关注。她说：“它们可能已经解决了脑老化问题。神经球蛋白为我们进一步的探索打开了一扇窗。”(王菲)
