长期以来,冬眠被看成部分动物的“专利”,能帮助它们节省体内能量消耗、安全度过冬季。我们不禁要问:人类冬眠,距离我们还有多远?带着这个疑问,记者采访了中国科学院动物研究所的原丽红及赵旭东博士。目前,他们正研究蝙蝠冬眠的特性,通过人为的方法将一些蝙蝠物种诱导到冬眠的状态下,以最终实现人类冬眠的目的。
———最新进展———低温可以让人“冬眠”
现在已经可以通过低温让动物进入“冬眠”。
哈桑·阿拉姆是马萨诸塞州总医院的外科创伤研究专家,也是美军的医学顾问。他目前正在研究如何让遭受重创的病人在被送往医院的途中进入“休眠”状态,为最后的救治争取时间。
根据他提出的观点,救护车上应当配备生理盐水,这样当因车祸受重伤的病人因血液中钠元素过度流失造成血浆浓度下降的时候,可以在现场输入一定浓度的生理盐水暂时提高血浆黏稠度。这会使病人体温从37℃迅速下降到10℃,并使新陈代谢变慢,延缓创伤性休克的发生和伤口的恶化。这几十分钟“休眠”就可能拖住死神的脚步。
28℃是个极限温度
赵旭东告诉记者,其实在医学界很早就已经意识到低温在医学上的作用了,比如说,在脑部或心脏手术的过程中通过人为的降低温度可以使器官代谢下降,从而降低手术的风险性。但温度不可降的过低,否则会造成不可逆的伤害。一般来说,28℃是个极限温度,手术中器官或组织温度低于此温度手术风险会成倍增加。
原丽红告诉记者,现在有一些手段已经可以使动物体温降下来,比如,几年前美国科学家通过对小鼠释放一定浓度的硫化氢气体使小鼠体温降了下来,特别是最近在猪身上做的实验,这都说明人为冬眠是可以实现的。
———冬眠本质———冰冻和冬眠不是一回事
原丽红解释说,以往人们喜欢把冬眠和冰冻两个词混淆。“其实我们所说的人工(诱导)冬眠和冷冻人是两个概念。”
冷冻人是将人体在零下几十摄氏度的温度下速冻,然后恢复到零下20℃长期保存。由于是速冻,人体细胞内不会形成大块的冰凌,所以能够保持细胞的完整。等将来医学发达后,为人体完成解冻,并恢复生命。而人工冬眠不同,人工冬眠是通过外界手段将被试动物体温降到5—10℃左右,这时动物体的细胞还在进行新陈代谢,只是代谢降到很低的水平。如上世纪80年代,我国科学家曾经研究过冬眠状态下的小型蝙蝠(18g左右),每天体重只下降0.002g左右,而一只活动期的蝙蝠,每天都要吃掉相当于自身体重1/3的食物才能正常生存。可见,冬眠状态下代谢水平下降的程度。
“冰冻是完全把机体冻起来,基本是让生命停止在原来的状况,是完全被动的;而冬眠还有一个基本的代谢,具有一定的主动性。所以说,将来的冬眠人和冷冻人是有本质差别的。”
———应用前景———为手术争取宝贵时间
虽然人类冬眠技术还处于研究初期,但原丽红和赵旭东都认为,一旦相关实验获得成功,那么这种冬眠技术的使用前景将非常广阔。“如果人类具备了冬眠能力,人类适应外界环境的能力会提高很多倍。”
赵旭东告诉记者,除被用于车祸事故现场的紧急救治外,“人工冬眠”法还可被用到先进医疗手段更加难以到达的战争前线。军事冲突中,许多士兵最初只是受到一些并未危及生命的枪伤,但由于救援力量到达缓慢,部分士兵在等待中慢慢死去。理论上说,如果他们当时能接受“人工冬眠”,那么最终能够获救生还的希望将大大增加。
让绝症患者有获生希望
从生物医学的角度讲,人类冬眠可以为许多目前仍无法治疗的疾病争取治疗时间。
比如说一个癌症患者,已经到了晚期,目前没有办法来延续其生命,那么可以采用诱导冬眠的方法使其进入代谢抑制状态,其癌细胞的扩散速度也会随着机体代谢率的降低而下降,等到科技进步到足以治疗其疾病的时候再将患者唤醒,当然,这是一个非常理想的状态。
可以用于星际航行
“另外一个诱导人类冬眠的优势可能是在航空航天领域里的应用。太空旅行是一个非常长而枯燥的过程,而且为保证宇航员的正常生存,必须准备足够的食物、饮水和氧气等必需品,随着时间的延长其排泄的废物也会逐渐增多,而飞行器的承载量是有限的,既要保证有足够的燃料,又要保证有足够的必需品,这就在很大程度上限制了人类探索外太空的进程。”原丽红说。
那么让我们试着想象一下电影中的情节,当宇宙飞船进入指定的轨道后,宇航员就进入冬眠状态,这期间他们只需要很少的食物和氧气,产生很少的废物,因此可以大大延长他们在太空旅行的时间,而且他们处于睡眠状态,不必整天看着外太空无聊的景色,那么对那些经常进行太空旅行的宇航员来说,这种长途旅行就好过得多了。
———专家观点———
原丽红:中国科学院动物研究所博士
让动物进入冬眠的研究不多
目前开展的人工冬眠实验真正使动物进入冬眠状态的例子不多。一个是2005年用硫化氢诱导小鼠冬眠试验的成功,但是,硫化氢是一种有毒的物质,而且其半致死量非常低,能否真正用于诱导人类冬眠还有待深入研究。另外就是2006年,一个日本团队用一种被称作冬眠特异性蛋白(HP)的物质,给非冬眠的动物注射,可以诱导其进入冬眠状态,但这种蛋白质是否能被人体所接受,也就是不引起免疫排斥也是未知数。其他的方法包括低温诱导、血液增容剂等等,只是从某些代谢环节上达到了类似冬眠状态下的调控作用,但不是整体上的冬眠,这些只是诱导冬眠多个环节上的一部分,还需要结合其他的调控因子才行。
赵旭东:中国科学院动物研究所博士
让人类冬眠是个系统工程
从进化角度看,由于地球经历过很长的冰川时期,如果当时没有动物完全避开当时的环境的话,目前世界上的动物很有可能是由可冬眠的动物进化而来的,换句话说,当今世界上的大型动物很可能都有冬眠的潜力。只是由于后期地球的地质变化,很多动物将这种功能慢慢的退化掉了。但不意味着这些动物没有这种潜力。我们现在的工作就是开启或挖掘这种潜力。
让人类冬眠实际上是一种生理仿生过程,这是一个非常大的学科交叉,应该从动物学、生理学、细胞生物学、分子生物学等各个角度同时研究。让人类冬眠,还需要与药理学联系起来,比如说我们注射什么样的药物,可以使人产生类似冬眠的特征。
我国在上个世纪70年代后对动物冬眠进行过较系统的研究,几乎和国际冬眠研究是同步的,现在也有一些科学家在投身于此,我相信,在未来的某一天人类一定能够实现冬眠,那是我们做冬眠研究者的共同心愿。当然,它需要一个相当大的团队共同合作,共同努力。
■新闻缘起
据英国《星期日泰晤士报》报道,美国医生正准备进行一项人类冬眠实验,实验将把志愿者的身体冷冻起来,让他们进入“冬眠”状态,这样他们就能睡上数月而不醒。如果这项诱导式冬眠试验成功,那么这项医学突破可能会有助于延长人类的寿命,也有助于人类长时间的太空探索。
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冬眠可让濒危动物远离灭绝
有动物学家早就警告说,世界上每天有一个生物物种消失。本世纪内,将有10%的现存动物物种永远绝迹于地球。单是哺乳动物,大约每10年会有一个“种类”灭绝。难道濒危动物就永远消逝于地球吗?科学家们想出种种高招妙法,采用高新技术保存濒危动物。
人工冬眠动物学家研究部门正在筹造一种独特的“动物种子仓库”,在这个新颖的“仓库”里,既听不见兽吼鸟鸣,也看不到珍禽异兽,取代笼子和栅栏的是一排排整齐洁净的玻璃试管,各种珍禽异兽就长眠在试管里,试管被安放在冰库里。
“安眠”于试管里的动物“种子”,是取自动物体内的生殖细胞、胚胎细胞。这些充满生命力的活细胞,掺上甘油、葡萄糖等保护物质,置于超低温环境下冷冻起来,便可长久保存下去。
能否使动物“种子”在进入人工冬眠时不被冻伤呢?动物学家应用了液氮冷冻技术。液氮可使活的细胞组织一下子降温到-196℃,因降温迅速,细胞液来不及凝结成大冰晶,只能形成极微小的冰粒,细胞膜也就完好无损。假使再用同样快的速度将冰融化,细胞便可“苏醒”过来,恢复原先的活力。
伦敦动物学家研究所在给动物做人工授精时,使用了几十种冷冻后复温的雄性生殖细胞,结果母兽都成功地怀了孕。美国野生生物研究会将冷冻过18个月的南非大羚羊胚胎“复活”,植入母体后,顺利产下一只20公斤重的羚羊幼崽。
来源:科技日报