人類能像科幻電影那樣冬眠嗎
在很多科幻小說或者科幻電影里,為了探索太空,宇航員在星際旅行的時候,都會被冷凍起來,也就是冬眠。那人類到底能不能實現冬眠呢?最近,浙江大學生命科學研究院教授王立銘在一席進行了演講,他從科學的角度給我們分析了人類冬眠這件事。
我們先說一個和蟲子有關的小故事。動物學家發現,有一種蟲子會進入冬眠的狀態,而且這種蟲子不是在冷的時候冬眠,反而是在特別熱的時候冬眠。當它檢測到熱了之後,就會覺得這種環境不適合生存,然後就進入冬眠的狀態,它的身體會變得很細長,也不吃東西了,新陳代謝也停止了,就像死了一樣。但是這條蟲子冬眠的時候可以活四五個月,而正常的時候它最多活兩三個星期。
那研究蟲子冬眠,對人類的冬眠有什麼幫助呢?科學家發現,這個蟲子的冬眠是由它體內的蛋白質控制的。大家都知道,生物的性狀、遺傳信息都存在我們的DNA里。比如說人類的基因組大概有兩到三萬個基因,這個蟲子的基因組差不多也是兩三萬個基因。控制冬眠的所有蛋白質,是這個蟲子DNA中間的某一段決定的。所以,我們可以把這個蟲子的幾萬個基因一個個破壞掉,然後再把它放進適合冬眠的環境了。如果某個基因被破壞了,這時候蟲子不能冬眠了,我們就知道是哪個基因的DNA和冬眠有關係了。理論上說,我們用這種方法,就能找到蟲子冬眠的所有生物學信息。
你可能會覺得蟲子離人太遠了,那我們再看第二個故事,主角是一種動物,叫北極地鼠。它生活在北極圈附近,一年冬眠七個月。科學家為了研究它是怎麼冬眠的,給北極地鼠皮下植入了一個晶元,檢測它的各種生理指標。科學家發現,北極圈夏天的時候,北極地鼠的體溫比較正常,在40度左右。當北極地鼠冬眠之後,體溫會馬上從40度降到零度附近。從這個體溫變化中,我們可以看到兩件有意義的事情:
第一,北極地鼠的體溫降到冰點,為什麼沒有結冰?生物體結冰是很嚴重的,因為變成冰體積會膨脹,所有的細胞都會被破壞,這是致命的。北極地鼠的血液沒結冰,是因為它的血液里糖和鹽的濃度很高,這會讓水的結冰點明顯降低。
第二,北極地鼠冬眠的時候,體溫不是一直在零度附近。大概每隔半個月,它的體溫就會短暫升回40度左右。科學家還不知道原因,但有一個假說是,長時間冷凍對任何生物體都是不好的,所以北極地鼠為了保證自己的肌體不被低溫破壞,就要周期性地短暫回升體溫,修補器官,製造一些新的蛋白質,保證正常的新陳代謝。這對未來人類的冬眠技術很重要,因為我們知道了,如果一直把人凍著,可能是沒辦法實現健康的冬眠的。
說完了北極地鼠,我們再說一個冬眠的靈長類的故事。在馬達加斯加有一種肥尾倭狐猴,在冬天的時候會冬眠。馬達加斯加在熱帶,冬天也有二三十度,這種猴子進入冬眠之後,它的體溫就可以隨著當地晝夜的溫差變化而變化。中午的時候溫度最高,差不多有三四十度;晚上溫度最低,差不多有二十度左右的樣子。它的體溫變化和環境溫度變化完美地吻合。換句話說,這種動物冬眠之後,不用消耗任何能量,就能維持體溫進行新陳代謝。這個結果告訴我們,也許人類也能冬眠,因為至少我們有一個近親是可以冬眠的。
另外,這種倭狐猴有很多親緣關係比較近的猴子。在這幾種動物之中,這種倭狐猴的壽命是最長的。科學家覺得它之所以特別長壽,就是因為它一年中有半年時間在冬眠。這也給了我們一些信心:如果我們真的能把人類放入冬眠,沒準可以有效地延長人類有限的生命。
第四個故事,是小白鼠的冬眠實驗。我們知道,小白鼠是不會冬眠的,但在2005年,科學家在實驗室里,讓小老鼠產生了類似冬眠的狀態。他們給它吞非常低濃度的硫化氫氣體。這個氣體如果濃度特別高是有毒的。但是這組科學家發現,把非常低濃度的硫化氫餵給這個小鼠之後,小鼠的體溫從正常的40度降到15度左右。同時,小老鼠新陳代謝的水平,也降到了原來的20%左右,時間能持續大概6到8個小時。這段時間結束之後,小老鼠沒出現明顯的健康問題。這個實驗證明,也許我們能用一些外在的刺激,讓那些不能冬眠的東西進入冬眠狀態。既然小老鼠能這麼做,也許人也可以這樣做。
當然,因為倫理和技術手段的限制,我們不能用真人做實驗,研究什麼方法可以讓人冬眠。但也許有一天,我們真的可以得到和冬眠有關的研究成果,最終用在人身上,激發我們身體里可能存在的冬眠的潛能,然後利用冬眠,實現我們對時間和空間的跨越。
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