随着冬季的临近,熊和其他冬眠动物——从蝴蝶到箱龟——都开始为在春天到来之前“打烊”做准备。
而我们人类,却只能清醒地思索着即将到来的严寒。在冬天,一切似乎都变得更加困难:穿衣服、扫雪、避免精神崩溃。难道不能在新的一年到来之际,立刻钻进黑暗的洞穴,蜷缩起来等待更美好的日子吗?
人类冬眠没有明确的途径,也无法保证其可能性。但研究人员已经开始解析长眠的科学原理,其潜力在于革新太空旅行和医学——并拯救我们免于一月冰冷的炼狱。
什么是冬眠?
冬眠是一种生存策略,某些动物在严酷的冬季条件下使用。动物会显著降低其新陈代谢活动和体温以节省能量。
哪些动物冬眠?
虽然“冬眠”一词常用于描述脊椎动物各种冬季休眠状态,但真正的冬眠者包括一些鱼类、两栖类和爬行类动物,它们在冬季的体温接近冰点,以及一些哺乳动物,如熊。然而,这些哺乳动物体温下降的程度并不相同,而且很容易被唤醒,因此它们不被认为是真正的冬眠者。
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动物为什么冬眠?
冬眠的主要好处是食物和水的需求减少,这解释了为什么许多动物在一年中资源稀缺的时候进行冬眠。
阿拉斯加大学费尔班克斯分校北极生物研究所前所长 Brian Barnes解释说,冬眠“最好被视为对预期饥荒的适应,而不是对冬季或寒冷的适应本身。”
换句话说,冬眠通过将身体的温度和维持生命的生理过程降至最低,使动物能够更有效地利用其脂肪储备。它们的心率和呼吸下降高达 98%。
为什么人类不冬眠?
人类不冬眠是因为我们的祖先在食物充足的热带环境中进化,他们不需要这种生存策略,因此从未获得相应的生物机制。此外,当他们最终迁移到较冷的地区时,他们学会了通过火、住所和保暖衣物来抵御冬季。
在动物界,从熊到蝙蝠再到乌龟,长时间的迟钝状态都很常见。并非所有动物都是严格意义上的冬眠者;事实上,一些生物学家将冬眠视为一个光谱,一端是被称为“蛰伏”的暂时不活跃状态。更重要的是,在我们自己的谱系中,只有一种物种——一种被称为非洲矮狐猴的微型灵长类动物——已知会冬眠。
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人类能冬眠吗?
尽管没有人进入过冬眠状态,但为了医疗目的使用体温过低已经很普遍。事实上,治疗性降温甚至不是现代的观念——希波克拉底,这位被誉为医学之父的希腊医生,在公元前 5 世纪就建议用雪来治疗受伤的士兵。
如今,医生用它来限制对重要器官的损害。假设您中风或心脏病发作,血液(及其携带的氧气)流向大脑和心脏的中断。在正常情况下,这种中断会在几分钟内致命。但当体温降至冬眠水平时,您的组织就不需要那么多氧气了。
这只是一种暂时的蛰伏。但对于安全地冬眠数周、数月或数年,目前尚不清楚如何实现。然而,一个可行的解决方案将大大有助于解锁最后的边疆——深空探索。
人类能否在太空中冬眠?
美国宇航局 (NASA) 是一个对人类冬眠非常认真的组织。每磅 10,000 美元的价格,一队宇航员的食物、补给和基础设施的重量,很容易让遥远的航程变得昂贵。但如果这些宇航员能够“睡”过整个航程,他们就能大大减少需求(并愉快地避免许多单调的几个月)。
听起来有点异想天开?正如德克萨斯大学生物化学家李程志 (Cheng Chi Lee) 在《医学年鉴》(Annual Review of Medicine) 中所写,“人类可以经历一种类似于冬眠的严重低代谢状态的想法,这几乎是科幻小说的范畴。” 事实上,它长期以来一直是该体裁的经典元素,出现在《异形》和《2001:太空漫游》等经典电影中。
但自 2014 年以来,NASA 一直资助关于长期冬眠前景的研究。该机构甚至制定了潜在的协议,一旦技术跟上野心,就可以用于未来的任务。
该机构建议,当只有一个船员清醒,其余船员在他们的休眠舱中度过数周时,他们就能以更少的资源走得更远。
药物能否诱导人类冬眠?
NASA 的这项提议带来了许多医学上的担忧,主要围绕着我们的身体对狭窄温度范围的顽固依恋——偏离几度就会让我们处于危险的边缘。人类缺乏允许冬眠者在没有风险的情况下降低体温的适应性。
专家指出,需要一种药物或某种其他方法来克服这种生理障碍。虽然还没有在人类身上进行过测试,但动物试验表明,可以诱导那些天生不会冬眠的物种冬眠。
2011 年,阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究人员将他们对北极地松鼠(会冬眠)的了解应用于大鼠(不会冬眠)。寒冷地区啮齿动物能够“关闭”过冬,因为它们会产生一种刺激其腺苷受体的分子,而腺苷受体对冬眠至关重要。然而,研究小组发现,注射类似物质的大鼠同样会进入睡眠状态。
最近,华盛顿大学的研究人员通过发射超声波到下丘脑(一种调节睡眠和体温的大脑区域),使大鼠进入了蛰伏状态。
最后,一个重要的区别:冬眠不是睡眠。事实上,它似乎非常消耗体力,以至于大多数哺乳动物会在整个冬天每隔几周醒来一次以进行真正的睡眠恢复。所以,这可能不是我们想象中那种宁静的逃离。也许你最好还是裹紧衣服,咬紧牙关,拥抱维持 37 摄氏度(98.6 华氏度)的永恒斗争。
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