人为诱导冬眠,这会是生命的全新生存形式吗?-凯发线上手机app免费下载
2023-05-04 16:56
来源:科学中国人
在诸多有关太空的科幻电影中,宇航员可以在休眠舱通过休眠度过漫长的太空旅程,免受宇宙辐射的伤害。而在现实中,这或许并不是一种幻想。
2022年,德国亥姆霍兹重离子研究中心(gsi)领导的一个国际研究小组发现,人工休眠增加了机体对辐射的抵抗力。因此,这可能是一种保护人类探索太阳系的有效策略。
研究似乎给科幻爱好者带来了新的希望,但人真的可以进入“冬眠”状态,健康平稳地休眠吗?答案依然是未知的。
从地球“睡”到火星
需要澄清的是,这里所说的“冬眠”不是冷冻,只是通过适当降低体温,使航天员的新陈代谢变得“迟钝”。
它所针对的,也不是目前从地球进入空间站的短途“旅行”。毕竟,神舟十三号只用6.5小时就能飞到我们的空间站了。但天问一号与火星交会用了6个多月。当这种长途“旅行”中也能够载人时,“冬眠”的好处就出现了。
首先是物资消耗减少的问题,冬眠的航天员将不需要进食或饮水,这将大大减少需要携带的食物量,并节省大量的经费。
第二个好处是,冬眠有益于航天员的心理健康,可以降低他们生活在微重力条件下以及远离地球的心理压力。
第三个好处是,冬眠可能有助于人类肌肉和骨骼的健康。骨质疏松症是航天员执行太空任务后常见的后遗症。参照动物的冬眠,长达数个月不活动,它们也不会出现肌肉无力和骨质疏松的症状。
欧洲航天局(esa)正在考虑成立一个致力于探索冬眠机制的研究小组,希望使其成为现实。
冬眠居住模块草图(1是宇航员冬眠宿舍,2是体能训练间,3是卫生间和废物间,4是餐厅和储藏间等)。(来源esa)
根据目前esa提出的方案,航天员在进入冬眠前要先通过增脂储存能量。之后通过服用一种特殊药物进入的冬眠状态,再通过舱室的亮度变暗、温度大幅度降低以将航天员的身体“冷却”。一般情况下,从地球到火星需要飞行180天左右,航天员需要提前苏醒,度过至少21天的休养期。
尽管esa的方案听上去似乎不难,但面临的重重技术障碍却不可小觑。怎样保证冬眠技术的安全性?如何保证航天员能准时醒来?如何防止冬眠对航天员身体造成的严重损伤?
人类并没有自然冬眠的习性,如何解决这些问题还不得而知。
诱导人类冬眠
在自然界中,只有部分动物有冬眠的习性。那么,动物为什么要冬眠呢?冬眠有什么好处呢?科学家指出,动物的冬眠是为了保持体内的能量、避免冻饿的一种对不利环境条件的适应和自救方式。
那么,我们有可能在从来不会冬眠的人类身上实现人为诱导冬眠吗?
在最近的20年里,科学研究有了极大的进展。早前,来自美国华盛顿大学的马克·罗斯(mark roth)及其同事在2005年发表在《科学》上的实验。他们研究发现,极低剂量的硫化氢可以使实验室小鼠进入“休眠”状态。
十几年过去,这个方向涌现了许多的新发现。2022年12月,中国科学院深圳先进技术研究院脑所/深港脑科学创新研究院王虹和戴辑团队首次在非人灵长类动物中实现了基于中枢神经调控的稳定体温调节,揭示了下丘脑视前区在灵长类动物体温调控中的作用,绘制了体温降低过程中全脑特异性激活的神经网络,以及灵长类动物对抗失温的保护机制。
研究成果
不过,目前的研究都是在动物中进行的,如何将基于小鼠的研究成果推广到人体还有着漫长的距离。
光明的医学前景
2019年,来自美国马里兰大学医学院的一个研究团队,研发出了一种“人工冬眠”疗法。
这一疗法在一项临床试验中,首次将人体置于假死状态,以修复可能导致死亡的创伤,被称为“紧急保存和复苏”(emergency preservation and resuscitation,epr)技术,目前,该技术的临床试验已被fda批准。
epr技术示意图(来源:guardian graphic)
该技术利用冰冷的生理盐水代替人的血液,使人的体温迅速降低到10℃至15℃,此时,患者的大脑活动几乎完全停止。在披露的手术中,这项技术的应用为医疗人员争取了两个小时的修复时间。
如此一来,人为诱导冬眠不仅对太空探索意义重大,在医学界也有着极为深远的影响。这值得科学家下大力气对其进行探索。