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像《星際效應》讓人進入冬眠

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Pin It Credit: Dreamstime

星際旅行都要費時數年,不只太空船要準備足夠的糧食,甚至人類終其一生還到達不了遠得要命的星系。這時候,像電影《星際效應》中的「冬眠艙」,就是許多星際旅行科幻作品中重要的概念了。但是,人類可能像動物一樣進入「凍齡」的冬眠狀態嗎?

這個看似奇蹟般的不可思議假設,在近期來的病例報告中陸續被揭露。2006年有位35歲的日本男性失蹤24天後,在雪山山坡被成功搜救,離奇的是他似乎是以近乎假死的狀態生存了下來:他的器官停止運作,體內溫度降了華氏71度,且新陳代謝放慢至幾乎是停滯狀態。但獲救後沒多久,他又完全復原了。

這麼離奇的事情怎麼發生的呢?難道這位日本人真的像熊一樣的冬眠了嗎?還是他擁有限於少數幸運者、或特定情況下才有的能力,使他可以進入長期的休眠並甦醒,那我們也可以嗎?

近年來許多科學家開始相信,那些奇異的存活故事或許不單純只是僥倖或媒體誇大,而有可能是所有人類都具備的潛在能力-休眠。

硫化氫(hydrogen sulfide):令人長眠的氣體

西雅圖福瑞德.哈金森癌症研究中心(Fred Hutchinson Cancer Research Center)的細胞生物學家馬克.羅特(Mark Roth)和他的同事認為,氣化的硫化氫可能是造成假死狀態的關鍵。

2005年的一項實驗為這項論點帶來了轉捩點,研究人員讓實驗用鼠吸入高劑量的硫化氫氣體,並首次成功誘發了冬眠反應。硫化氫取代氧氣並和細胞產生化學鍵結,有效的中斷老鼠體內所有的代謝過程,且顯著的減少了牠們的體內溫度,幾個小時後,當科學家以正常空氣替換硫化氫後,老鼠從冬眠中甦醒且沒有顯現任何不良的影響。

羅特在《科學》(Science)的研究結果中表示:「我們認為這有可能是所有哺乳類甚至是人類都有的潛在能力,而現在我們只是在試圖控制它,依需求開啟或終止誘發休眠狀態。」

自此之後,羅特實驗室中的研究人員便繼續以硫化氫實驗,他們利用秀麗隱桿線蟲(C. elegans)來測試反應,博士後研究生傑森.皮特(Jason Pitt)表示:「如果你暴露在硫化氫中,你會像被「擊倒」(knockdown)般立刻失去意識,持續停留在原地會導致死亡,但如果你離開並接觸新鮮空氣你就能復原,而這些寄生蟲對於硫化氫有和人類相同的反應。

由於寄生蟲和人類對於硫化氫有相似反應,且秀麗隱桿線蟲的基因較為簡單好操作,使我們更易於破解硫化氫所造成的反應,對於探討這化學之間耐人尋味的反應來說,這是個完美的模式生物(model organism)。

研究人員期許有一天,這種氣體能使用於誘發人類的休眠反應,甚至應用於長途的太空旅行中。

“想去木星,但太空船內裝不下足夠的食物嗎?那就一路休眠吧!”

 

“需要腎臟移植,但排不到器官捐贈嗎?那就邊睡邊等吧!”

 

但這些想法似乎還稍嫌遙遠,皮特表示:「由於我們對於硫化氫的作用所知甚少,還無法確定能否使人類產生和其他生物完全相同的結果,我們需要藉由研究不同的相關分子和其運作方式,學習更多有關劑量和反應之間的關係,才能釐清這是怎麼回事。」

如果最終氣體暴露的方式可以用於引發人類假死狀態,那要如何解釋一些特例中人類自發性地進行休眠狀態呢?

對此,皮特表示:「在我們的實驗初期,便已知我們的身體內原本就含有硫化氫,有越來越多的證據顯示這是種體內的調控分子,只是我們還不知道它的功能或它如何運作。」

雖然科學家聲稱他們對硫化氫所知甚少,但他們認為這種物質自從目前已知生命的起源-35億年前便存在我們體內。

我們跟細菌有多像?

皮特表示:「有越來越多的想法認為,人類和其他哺乳類有進入假死狀態的潛在本能,地球形成初期並沒有氧氣,且確實產生了許多如硫化氫的含硫化合物。如今世界上依然有許多的生物,當時是生活在呼吸硫化氫的極端環境中,而生物會背負這些曾經的演變過程,因此人類擁有進行自古以來的化學反應的本能並不是奇怪的事。而我們現在在討論的事,發生在35億年前當氧氣開始出現,藍綠菌開始改變地球的化學作用之時。」

許多細菌能夠藉由開啟或關閉他們的代謝反應,以發展生存的機制,依照皮特的論點來說,人類或許也沒差多遠。

皮特表示:「我們真核生物是共生生物,我們的粒線體便是從細菌演化而來,基本上我們跟細菌的差異性可能比想像中來的小。」

參考資料:

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