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    人类冬眠:或为生命按下“暂停键”

    时间:2020-12-10 08:02:23 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

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      在著名导演克里斯托弗·诺兰执导的电影《星际穿越》中,宇航员们可以把身体浸入一种液体,随后进入低温休眠状态,从而实现远距离的太空旅行。这样的“脑洞”并不是诺兰的独创,在许多科幻小说和电影中都有类似低温休眠的情节。事实上,科学家们正在设想人类能否像冬眠的动物一样,通过事先储备能量、降低体温、减少代谢等方式进入低能耗状态,为一些疾病的治疗乃至太空的探索带来新的可能。
      冬眠能力或存在于人类基因内
      科学家认为,冬眠能力最先出现在第一代远祖哺乳动物——一种生活在6500万年前的毛茸茸的树栖动物身上,并最终传递给包括人类在内的绝大多数现代哺乳动物。如果这一设想是正确的,那么,冬眠的秘密可能潜伏在人类的基因组里。
      美国杜克大学研究冬眠现象的生物学家安妮·瑶德说:“这听起来像科幻小说里才有的情节,但其中包含了绝对的生物学真理。我们运用了各种比较基因组学方法及其他手段来理解动物具有的这种普遍性。本领域几乎所有科研人员都认为,冬眠能力来自哺乳动物的先祖,只不过现在大多数哺乳动物丧失了这种能力,或者只是没使用它。”
      医学“冬眠”用以保护神经系统
      冬眠不只是延长睡眠而已。冬眠会导致新陈代谢发生巨大变化,包括体温下降、心率下降和呼吸变慢。在冬眠的几周时间里,一些温血动物的体温会从37℃下降到3℃,每分钟的心跳只有区区几次,身体的能耗也会大幅下降。
      科学家尤其感兴趣的是,究竟是什么样的机制帮助冬眠动物在睡醒后迅速“满血复活”,能避免人类卧床数周后就可能会出现的健康问题,比如骨质疏松、心血管问题和肌肉萎缩等。
      至少从2002年开始,急诊科医生就开始探索冬眠的保护作用:他们利用冰袋和冷却毯暂时降低心脏病、脑损伤、中风和休克患者的体温。仅仅把患者的体温降低几度,就能减缓新陈代谢,缓解肿胀,延缓通常因供血不足造成的脑细胞死亡,从而保护患者的大脑。
      东部战区总医院神经內科主任医师刘新峰对此进行了详细介绍。他表示,“冬眠”在临床上其实是一种低代谢的状态。脑中风等临床疾病的治疗中,会用到“亚低温疗法”,通过在下腔静脉输入冰生理盐水等方式,降低脑部的温度,从而起到一定的脑保护作用。这种方法对于治疗脑损伤、脑缺血等病症,能够起到一定的效果。
      但降温也有一定的限度,大脑如果长期处在低温状态,会造成一定的损伤,因此,目前的亚低温疗法大多会将脑部降温的幅度控制在1℃~3℃,并且在时长上也有一定的限制,多半为72小时以内。在心外科和神经外科手术中,低温疗法已经得到广泛应用。
      不过,科学家的目标显然更加远大。美国威斯康星大学麦迪逊分校比较生物科学教授汉娜·凯丽介绍,科学家想用一种“自然、安全、可逆”的流程取代上述“简单粗暴”的冷却技术,因为这些技术有可能导致血液凝固并干扰免疫反应。
      凯丽的实验室正与美国福纳生物制药公司(下称“福纳公司”)合作,共享冬眠数据。福纳公司首席执行官阿什利·策恩德说:“我们正在研究人类冬眠药物的应用,这源于我们对动物如何熬过冬眠期的了解。”
      如果这样的研究取得成功,福纳公司希望用一种冬眠药物取代冰袋,这种药物能直接降低患者的新陈代谢水平,让其进入冬眠状态,这样,患者的身体自然就会温和地降温。
      航天“冬眠”助力宇宙探索
      在南京航空航天大学航天学院教授闻新看来,“冬眠”是人类开展星际探索活动的备选手段之一。要知道,在广阔的宇宙里,星系之间的距离都是以“光年”为单位。举个例子,美国在1977年发射了“旅行者2号”探测器,40多年过去了,“旅行者2号”才刚刚飞出太阳系,没有100年以上,想要飞到其他星系是不太现实的。天狼星是距离地球比较近的恒星,载人航天器从地球上搭载火箭进入太空后,至少需要400年到500年才能到达天狼星。假如人类想要实现探索天狼星等恒星的计划,那么宇航员就需要在载人航天器里“沉睡”400多年。生命有限,只有通过减少能量消耗,降低体温的“冬眠”手段,才能有望在未来实现这一美妙愿景。一代又一代科学家为了人类“冬眠”而不懈努力的根本原因之一便在于此。
      目前,美国国家航空航天局就在加强对“人工冬眠”的研究,探索如何降低宇航员的体温和代谢水平,在180天的火星之旅中保持“冬眠状态”。
      太空工作室(SpaceWorks)公司是一家总部位于美国亚特兰大的航空航天工程公司。该公司目前已经获得美国国家航空航天局的资助,希望厘清在前往火星的太空任务中,冬眠如何保护宇航员免受辐射伤害、避免骨骼和肌肉损失以及其他健康问题。
      该公司正在将所有研究结果编制成一份技术手册,介绍如何根据目前的急诊医疗程序,未来让宇航员进入休眠状态。
      太空工作室公司产科医生兼首席医疗顾问道格·托尔克表示,即使现代医学的“目标温度管理”方法未能让宇航员进入完全冬眠状态,仍然可以保护宇航员,并使未来的太空任务更经济实惠。因为降低大多数宇航员的代谢,可以减少食物需求以及活动空间需求,从而降低航天器的重量。
      托尔克解释说,目前,将每磅(约0.45公斤)重量送往太空的成本约为1万美元,因此,减轻航天器的载重量会让人类获益颇多,“这是工程问题的医疗解决方案”。
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