在很多科幻小说或者科幻电影里,为了探索太空,宇航员在星际旅行的时候,都会被冷冻起来,也就是冬眠。那人类到底能不能实现冬眠呢?最近,浙江大学生命科学研究院教授王立铭在一席进行了演讲,他从科学的角度给我们分析了人类冬眠这件事。
我们先说一个和虫子有关的小故事。动物学家发现,有一种虫子会进入冬眠的状态,而且这种虫子不是在冷的时候冬眠,反而是在特别热的时候冬眠。当它检测到热了之后,就会觉得这种环境不适合生存,然后就进入冬眠的状态,它的身体会变得很细长,也不吃东西了,新陈代谢也停止了,就像死了一样。但是这条虫子冬眠的时候可以活四五个月,而正常的时候它最多活两三个星期。
那研究虫子冬眠,对人类的冬眠有什么帮助呢?科学家发现,这个虫子的冬眠是由它体内的蛋白质控制的。大家都知道,生物的性状、遗传信息都存在我们的DNA里。比如说人类的基因组大概有两到三万个基因,这个虫子的基因组差不多也是两三万个基因。控制冬眠的所有蛋白质,是这个虫子DNA中间的某一段决定的。所以,我们可以把这个虫子的几万个基因一个个破坏掉,然后再把它放进适合冬眠的环境了。如果某个基因被破坏了,这时候虫子不能冬眠了,我们就知道是哪个基因的DNA和冬眠有关系了。理论上说,我们用这种方法,就能找到虫子冬眠的所有生物学信息。
你可能会觉得虫子离人太远了,那我们再看第二个故事,主角是一种动物,叫北极地鼠。它生活在北极圈附近,一年冬眠七个月。科学家为了研究它是怎么冬眠的,给北极地鼠皮下植入了一个芯片,检测它的各种生理指标。科学家发现,北极圈夏天的时候,北极地鼠的体温比较正常,在40度左右。当北极地鼠冬眠之后,体温会马上从40度降到零度附近。从这个体温变化中,我们可以看到两件有意义的事情:
第一,北极地鼠的体温降到冰点,为什么没有结冰?生物体结冰是很严重的,因为变成冰体积会膨胀,所有的细胞都会被破坏,这是致命的。北极地鼠的血液没结冰,是因为它的血液里糖和盐的浓度很高,这会让水的结冰点明显降低。
第二,北极地鼠冬眠的时候,体温不是一直在零度附近。大概每隔半个月,它的体温就会短暂升回40度左右。科学家还不知道原因,但有一个假说是,长时间冷冻对任何生物体都是不好的,所以北极地鼠为了保证自己的肌体不被低温破坏,就要周期性地短暂回升体温,修补器官,制造一些新的蛋白质,保证正常的新陈代谢。这对未来人类的冬眠技术很重要,因为我们知道了,如果一直把人冻着,可能是没办法实现健康的冬眠的。
说完了北极地鼠,我们再说一个冬眠的灵长类的故事。在马达加斯加有一种肥尾倭狐猴,在冬天的时候会冬眠。马达加斯加在热带,冬天也有二三十度,这种猴子进入冬眠之后,它的体温就可以随着当地昼夜的温差变化而变化。中午的时候温度最高,差不多有三四十度;晚上温度最低,差不多有二十度左右的样子。它的体温变化和环境温度变化完美地吻合。换句话说,这种动物冬眠之后,不用消耗任何能量,就能维持体温进行新陈代谢。这个结果告诉我们,也许人类也能冬眠,因为至少我们有一个近亲是可以冬眠的。
另外,这种倭狐猴有很多亲缘关系比较近的猴子。在这几种动物之中,这种倭狐猴的寿命是最长的。科学家觉得它之所以特别长寿,就是因为它一年中有半年时间在冬眠。这也给了我们一些信心:如果我们真的能把人类放入冬眠,没准可以有效地延长人类有限的生命。
第四个故事,是小白鼠的冬眠实验。我们知道,小白鼠是不会冬眠的,但在2005年,科学家在实验室里,让小老鼠产生了类似冬眠的状态。他们给它吞非常低浓度的硫化氢气体。这个气体如果浓度特别高是有毒的。但是这组科学家发现,把非常低浓度的硫化氢喂给这个小鼠之后,小鼠的体温从正常的40度降到15度左右。同时,小老鼠新陈代谢的水平,也降到了原来的20%左右,时间能持续大概6到8个小时。这段时间结束之后,小老鼠没出现明显的健康问题。这个实验证明,也许我们能用一些外在的刺激,让那些不能冬眠的东西进入冬眠状态。既然小老鼠能这么做,也许人也可以这样做。
当然,因为伦理和技术手段的限制,我们不能用真人做实验,研究什么方法可以让人冬眠。但也许有一天,我们真的可以得到和冬眠有关的研究成果,最终用在人身上,激发我们身体里可能存在的冬眠的潜能,然后利用冬眠,实现我们对时间和空间的跨越。
本文源自:公众号“一席”(有生之年我们能等到人类冬眠和长生不老实现吗?)
音频稿:亚平宁
讲述:杰克糖