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人為誘導冬眠,這會是生命的全新生存形式嗎?

2023-05-04 16:56

來源:科學中國人

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在諸多有關太空的科幻電影中,宇航員可以在休眠艙通過休眠度過漫長的太空旅程,免受宇宙輻射的傷害。而在現實中,這或許並不是一種幻想。

2022年,德國亥姆霍茲重離子研究中心(GSI)領導的一個國際研究小組發現,人工休眠增加了機體對輻射的抵抗力。因此,這可能是一種保護人類探索太陽系的有效策略。

研究似乎給科幻愛好者帶來了新的希望,但人真的可以進入“冬眠”狀態,健康平穩地休眠嗎?答案依然是未知的。

從地球“睡”到火星

需要澄清的是,這裡所説的“冬眠”不是冷凍,只是通過適當降低體溫,使航太員的新陳代謝變得“遲鈍”。

它所針對的,也不是目前從地球進入空間站的短途“旅行”。畢竟,神舟十三號只用6.5小時就能飛到我們的空間站了。但天問一號與火星交會用了6個多月。當這種長途“旅行”中也能夠載人時,“冬眠”的好處就出現了。

首先是物資消耗減少的問題,冬眠的航太員將不需要進食或飲水,這將大大減少需要攜帶的食物量,並節省大量的經費。

第二個好處是,冬眠有益於航太員的心理健康,可以降低他們生活在微重力條件下以及遠離地球的心理壓力。

第三個好處是,冬眠可能有助於人類肌肉和骨骼的健康。骨質疏鬆症是航太員執行太空任務後常見的後遺症。參照動物的冬眠,長達數個月不活動,它們也不會出現肌肉無力和骨質疏鬆的症狀。

歐洲航太局(ESA)正在考慮成立一個致力於探索冬眠機制的研究小組,希望使其成為現實。

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冬眠居住模組草圖(1是宇航員冬眠宿舍,2是體能訓練間,3是衛生間和廢物間,4是餐廳和儲藏間等)。(來源ESA)

根據目前ESA提出的方案,航太員在進入冬眠前要先通過增脂儲存能量。之後通過服用一種特殊藥物進入的冬眠狀態,再通過艙室的亮度變暗、溫度大幅度降低以將航太員的身體“冷卻”。一般情況下,從地球到火星需要飛行180天左右,航太員需要提前甦醒,度過至少21天的休養期。

儘管ESA的方案聽上去似乎不難,但面臨的重重技術障礙卻不可小覷。怎樣保證冬眠技術的安全性?如何保證航太員能準時醒來?如何防止冬眠對航太員身體造成的嚴重損傷?

人類並沒有自然冬眠的習性,如何解決這些問題還不得而知。

誘導人類冬眠

在自然界中,只有部分動物有冬眠的習性。那麼,動物為什麼要冬眠呢?冬眠有什麼好處呢?科學家指出,動物的冬眠是為了保持體內的能量、避免凍餓的一種對不利環境條件的適應和自救方式。

那麼,我們有可能在從來不會冬眠的人類身上實現人為誘導冬眠嗎?

在最近的20年裏,科學研究有了極大的進展。早前,來自美國華盛頓大學的馬克·羅斯(Mark Roth)及其同事在2005年發表在《科學》上的實驗。他們研究發現,極低劑量的硫化氫可以使實驗室小鼠進入“休眠”狀態。

十幾年過去,這個方向涌現了許多的新發現。2022年12月,中國科學院深圳先進技術研究院腦所/深港腦科學創新研究院王虹和戴輯團隊首次在非人靈長類動物中實現了基於中樞神經調控的穩定體溫調節,揭示了下丘腦視前區在靈長類動物體溫調控中的作用,繪製了體溫降低過程中全腦特異性激活的神經網路,以及靈長類動物對抗失溫的保護機制。


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研究成果

不過,目前的研究都是在動物中進行的,如何將基於小鼠的研究成果推廣到人體還有著漫長的距離。

光明的醫學前景

2019年,來自美國馬利蘭大學醫學院的一個研究團隊,研發出了一種“人工冬眠”療法。

這一療法在一項臨床試驗中,首次將人體置於假死狀態,以修復可能導致死亡的創傷,被稱為“緊急保存和復蘇”(Emergency preservation and resuscitation,EPR)技術,目前,該技術的臨床試驗已被FDA批准。

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EPR技術示意圖(來源:Guardian graphic)

該技術利用冰冷的生理鹽水代替人的血液,使人的體溫迅速降低到10℃至15℃,此時,患者的大腦活動幾乎完全停止。在披露的手術中,這項技術的應用為醫療人員爭取了兩個小時的修復時間。

如此一來,人為誘導冬眠不僅對太空探索意義重大,在醫學界也有著極為深遠的影響。這值得科學家下大力氣對其進行探索。


【責任編輯:吳一凡】
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