本报综合报道
说起冬眠,人们首先想到的熊和土拨鼠,但生物学家对冬眠的最新研究显示,不仅哺乳动物能够利用冬季来储存能量,鸟类、甚至人类也都具有冬眠的潜质。
人类冬眠不仅在医学上有广阔的研究前景,欧洲宇航局和美国宇航局目前都在投入大笔资金研究让宇航员“冬眠”的太空科技项目。
欧洲宇航局科学家希望,如果这种“冬眠系统”及时研发出来,那么他们将在2033年发射飞船,让人类登陆火星。
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据1月的德国《明镜》周刊报道,研究发现,鸟类也可以通过冬眠将自身的新陈代谢降低到最小限度。例如欧洲夜鹰、普通的雨燕等都可以多次进入静止状态,时间可以是几个小时,也可以长达几周。
冬眠是一种“节能模式”
生物学家已经开始重新思考人们长久以来对冬眠问题的认识。维也纳大学野生动物和生态学研究所生物学家沃尔特·阿诺德说:“我们所谓的冬眠似乎是很多动物对恶劣环境所作出的一般性反应。”德国马尔堡大学生理学家格哈德·黑尔德梅瑟也同意这种看法,他说:“动物中冬眠的习性要比我们以前想的普遍得多,它不仅仅局限在冬天或者哺乳动物身上。”
据介绍,导致动物进入“节能模式”的原因往往是缺乏水或者食物,而不是寒冷的天气。例如,生活在热带的一种长舌蝙蝠和蜂鸟都以食花蜜为生,当花蜜匮乏时,它们就会变得僵硬,进入冬眠状态;生活在马达加斯加的一种狐猴在干旱季节也会冬眠;加州的一种地松鼠则是在炎热的夏季呼呼大睡。
沃尔特·阿诺德教授领导的研究小组曾将传感器植入某些动物身上并进行研究,他们惊讶地发现,鹿腹部两侧的温度能降到15°C。研究人员甚至在鹿的四肢测到过3°C的低温。
黑尔德梅瑟说:“在脊椎动物中减缓新陈代谢的能力也很普遍,这可能是动物进化过程中非常古老的一种机能。”
周期性苏醒保护脑部
北极地松鼠每隔10天到21天就会从接近死亡的状态中苏醒过来,几个小时内它们的身体就会暖和起来。几乎所有的冬眠动物都经历这样的周期性苏醒,尽管这要消耗掉它们存藏的90%的能量。这也让研究者感到困惑。
目前研究者普遍同意的一种解释是:冬眠动物周期性地醒来是为了避免长时间的熟睡使脑部受到损害。维也纳动物学家伊娃·米勒西曾训练一群山羊走迷宫,最后移动一个操纵杆就能得到好吃的。研究者将一半的山羊关进冰库里让它们冬眠几个月,另外一半山羊则照常生活。令人惊讶的是,那群冬眠的山羊在醒来后不会走迷宫了,也忘了怎样移动操纵杆,而那些没有冬眠的山羊则很好地完成了任务。
冬眠时每分钟心跳两下
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研究者已经汇编了许多冬眠动物身上令人惊讶的数据。例如,在低温情况下土拨鼠挤在一起睡觉时,他们的体温只有8°C。
这些冬眠动物的心跳降至每分钟2下~3下,它们维持生命所需要的能量只相当于一个发光二极管的能量。黑尔德梅瑟教授说:“很大一部分的新陈代谢功能都已经被关闭,小型动物能通过这种行为将自己的能量需求减少98%。在它们的细胞核里,基因序列不再被解码,也不再合成蛋白质,整个生理反应链条本质上处于停滞状态。”此外,免疫系统也停止了工作。
在这些僵硬的熟睡者身上,脑部的血液流动减少了90%,只有脑干区域有血液供应。黑尔德梅瑟说:“从脑电图扫描来看,没有什么明显的脑部活动迹象”———这在人类身上就相当于脑死亡。
在冬眠动物中一个最极端的例子是北极地松鼠。在阿拉斯加北部,冬天降临时地松鼠会挖个地洞,将自己卷成球形,然后开始变僵。尽管地面温度已经是零下18°C,尽管这时地松鼠的体温只有零下2°C,但它身上的血液并不会冻结。
未来宇航员可在太空旅行中“假死”
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由于狐猴属于灵长类动物,它也能冬眠的发现让研究者非常兴奋,人类是不是也能冬眠呢?问题的关键似乎在于基因。
科学家发现“冬眠基因”
最近,国际冬眠学会主席黑尔德·马伊尔宣称,他和另一位科学家安德鲁发现了两条相信会引发动物冬眠的基因PL和PDK-4。这两条基因能控制和启动一些酶———改变身体耗用糖类以取得能量的习性,指挥动物肌体在严寒下多燃烧脂肪、减少消耗糖并多储存一些葡萄糖———从而令动物进入冬眠状态变得可能。最关键的是,他们发现“人类体内似乎也有类似的基因排序”。
支持冬眠研究的美国陆军有意研究如何令伤兵冬眠,避免运返医院治疗途中其伤势进一步恶化。此外,冬眠研究在保存身体器官供移植上有极大价值。目前,器官只能保存约3~4天。如果能使器官进入长期休止状态,这些器官便可保存多个月。
可能助人类登陆火星
此外,一旦科学家发明出让人“冬眠”的方法,那么宇航员就可以在一种“假死状态”中进行为期数月甚至数年的太空旅行。
人类登陆火星从后勤学上来说是不可思议的———火星离地球有5000万英里远,太空船来回需要3年的时间。即使将来能采用更先进的科技,一趟前往火星的旅途最起码也要花上6~9个月的时间。
科学家估计,如果6名宇航员在太空中进行为期两年的太空之旅,那么太空船中至少需要准备30吨的食品。如果宇航员是处在“冬眠”状态下,对食物的需求将大大减少,同时新陈代谢也将减慢,宇航船将会变得更轻,可以携带更少的燃料。
据报道,欧洲宇航局的科学家目前正在设计一种叫做“沉睡舱”的东西,“沉睡舱”有点类似《外星人》电影中的小太空舱,它将是宇航员太空船卧室中的一部分。研究人员还在研究一种叫做“戴德勒”的合成药剂,这种药剂可以使人体细胞分化减慢。
科学家同时还在研究另外一些化合物药剂,它们的功能是可以使宇航员在长时期的身体静止状态下仍能保持身心健康。
沙龙经历“人工冬眠”
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记者电话采访广州珠江医院的退休脑外科专家邓教授后得知,麻醉除了镇痛目的之外,还有减少脑部活动和脑部耗氧的功效。从某种意义上说,麻醉也起到了像冬眠一样的“节能”效果。4日重度中风的以色列总理阿里埃勒·沙龙这几天可谓经历了一番“人工冬眠”。
1月4日深夜,沙龙因严重中风被紧急送往医院,在接受长达7小时的手术抢救后,入住重症监护病房。当时,沙龙并没意识到,自己的不适是脑颅血管出血所致,血管破裂导致脑部血压升高,进而让他感到头昏眼花、脸色苍白,不能辨认方向。当救护车爬坡时,沙龙就开始呕吐,左腿与左臂停止活动,吐字不清。
“休眠”让脑部降压
针对沙龙的脑出血症状,医生先后进行了长达7小时与5小时的两次手术,采取诱导沙龙休眠,保证脑部血压下降与稳定,并保证脑部机体处于休息状态。
当地时间5日晚,沙龙仍处昏迷状态。当时院方介绍说,沙龙已被实施镇静治疗,将保持至少48小时昏迷状态。8日,耶路撒冷哈达萨医院的医生为仍然处于昏迷状态的以色列总理沙龙再次进行了脑部CT扫描,决定从9日早晨开始减少对沙龙的麻醉剂用量,逐步将他从昏迷中唤醒。
逐渐减少麻醉量恢复脑功能
对沙龙来说,通过让沙龙脑部“休眠”达到降压,是防止脑血管进一步破裂的第一步;在此基础上,医生逐渐减少对沙龙脑部麻醉,是处于恢复沙龙的脑功能,观察由此前的脑出血导致脑功能的损害程度,然后判断下一步的治疗措施。
11日,主治医师费利克斯·乌曼斯基告诉法新社记者,沙龙已经能活动“他的四肢”,对刺激显示出更强反应。沙龙从开始自主呼吸、右侧肢体活动,到左侧肢体首次出现活动迹象,再到肢体对痛感反应增强,一连串进展连医生都感到惊讶。
医生11日宣布,准备完全停止使用麻醉剂。12日,沙龙再次接受脑部CT扫描后结果显示,他脑内淤血已被吸收。(来源:广州日报) |