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想死而復生,先冰起來就對了……嗎?史上第一個冷凍人│科學史上的今天:1/12

Peggy Sha
・2019/01/12 ・1888字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 487 ・五年級

不想讓食物壞掉,我們可以把它們冰在冰箱裡,那如果想要長生不老,我們可不可以把人冰在冰箱裡呢?答案是:可以!

事實上,世界上有組織就專門在做這種「冷凍人」,今天,就讓我們來看看冰凍人與冰凍人背後那追求長生不老的故事。

心理教授死後冷凍,追求重見光明的一天

歷史上第一個冷凍人是 James Bedford,他原本是加州大學的心理學教授,罹患腎臟癌,而後癌細胞轉移至肺臟。在當時,這算得上是不治之症。Bedford 最終死於 1967 年,並在遺囑中留下了 10 萬美金,希望可以把自己給好好冰起來。

在 Bedford 死後幾個小時,處理人員對他的屍體進行了十分原始的冷凍程序,這個「冰人」的過程是這樣子的:首先,他被注射了作為抗凍劑的二甲亞碸 (dimethyl sulfoxide,DMSO),在當時被認為對於長期冷凍很有效用。再來,Bedford 便被保存進液態氮中。他的冷凍艙在搬了幾次家後,現在在「阿爾科生命延續基金」(Alcor Life Extension Foundation) 落地生根。

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阿爾科生命延續基金的冷凍艙大概就是長這樣。圖/By Photo courtesy of Alcor Life Extension Foundation, CC BY 2.5

由於 Bedford 是史上第一個進行這種死後冷凍的人,相關社群十分重視他所帶來的意義,甚至將他冷凍的那天──1 月 12 日設定為「James Bedford 日」,每年都要慶祝一下。

來點抗凍劑,避免細胞變冰晶

不過,為什麼 Bedford 的冰凍過程這麼複雜呢?冷凍時,體內的水分形成大型冰晶很容易會造成細胞損傷,所以才要循序漸進並加入抗凍劑,讓細胞不至於在冷凍時受到太大的損傷。

而說到了所謂的「抗凍劑」,其實在寒帶生物的身上十分常見,生長在寒帶的變溫動物由於不像人類會自動調節體溫維持在固定範圍,牠們的體溫會隨著外界溫度變化。試想:假設外面降到零度以下,牠們的體溫也會跟著下降,這樣一來,牠們體內的液體不是就會跟著變成冰塊了嗎?

冷凍時如果產生冰晶很容易會造成細胞損傷。圖/pixabay

嘿嘿,這種事情當然是不會發生滴,在各地生存下來的動物各自有其抗寒的本領。以灰樹蛙 (Hyla versicolor) 為例,牠們可以在零度以下存活數天,這是因為牠們在面對天寒地凍的時候,血液裡的甘油和葡萄糖的比例都會上升。如此一來,就能夠保護細胞不因低溫而形成冰晶,牠們才能繼續在低溫中存活。而 Bedford 被注入的二甲亞碸在冷凍過程中所扮演的,正是類似的角色。

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冷凍技術,真能實現科幻場景?

那麼,Bedford 最後搬去的阿爾科生命延續基金是個什麼樣的地方呢?

這個位於亞利桑那州的組織,是個專注於人體冷凍技術 (Cryonics) 的非營利組織,也是目前全世界最大的人體冷凍服務的供應商。所謂的人體冷凍技術,指的是將人體或是動物保存於攝氏零下 196 度以下,等待未來醫療技術更進步時,再將它們解凍復活、進行治療。

而除了全身性的冷凍之外,也有許多人選擇只冷凍頭部,期待有朝一日可以將自己的腦袋裝到更年輕、更好的身體上。

人體的冷凍準備步驟。圖/By Photo courtesy of Alcor Life Extension Foundation, CC BY 2.5

也想變成冰淇淋?還沒死掉可不行!

這樣的冷凍技術其實引發了許許多多的爭議,相信人體冷凍技術的人們認為,這樣低溫保存的方式可以完整保存人體,甚至舉了一些冰凍過後又恢復活性的動物為例。

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欸欸欸,聽起來真的是非常不錯呢!是不是只要花點錢就可以把自己冰起來留待未來更高明的醫療解凍?嗯……還請各位不要高興的太早,前面提到的案例跟實際執行的人體冷凍技術可是有段不小的差距。

首先,現在的技術尚無法保證解凍之後這些人體就能成功被復活,因此許多人都對於這個技術心存疑慮。再來,依據目前的相關規定,需要等到人被法律判定死亡,才可以對其進行後續的冷凍處理,也就是說,這些被冰起來的,通常都是法律上所認定的「死者」,還真的不是可以隨便說冰就冰的呢。所以說阿爾科生命延續基金其實就是冰了一堆遺體的……(無誤)

除了冰凍之外,還有更多追求長生不老的方式。如果想要知道更多關於防止衰老的秘辛,就快去訂閱泛科學的 YouTube 頻道!

參考資料

  1. 灰樹蛙的抗凍劑 陳偉民 遠哲科學教育基金會發現月刊 2007 年 12 月第 136 期
  2. DMSO冷凍細胞原理
文章難易度
Peggy Sha
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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文章難易度

討論功能關閉中。

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凝固的時光:人體冷凍真的可行嗎?把自己冰起來要多少錢?——《真的假的!奇怪知識又增加了》
晴好出版_96
・2023/08/02 ・1906字 ・閱讀時間約 3 分鐘

還好礙於倫理考量,沒有人打算經由技術手段將奧茲冰人復活。不過冷凍人的復活倒是不少科幻小說中常用的哏。

最早的一篇可以追溯到 1931 年,故事的主角叫詹姆斯,他死後遺體被保存在低溫和真空中發射到太空裡,就這樣漂泊了幾百萬年。後來他的遺體被外星人復活,復活的方式也十分特殊:只復活了他的頭顱,並為他裝上了機械身體。就這樣在人類已經滅絕的時代,詹姆斯獲得了永生。

其實在現實中,雖然幾百上千年不好說,但要讓一個人凍上幾十年,並且仍具有「復活」可能性的技術早已出現,那就是人體冷凍技術。

獲得永生的起點——人體冷凍

1962 年,羅伯特.艾丁格博士(Robert Ettinger)出版的《永生不死的前景》一書,是現實中的人體冷凍的起點。艾丁格博士在書中指出:人類和大量低等動植物一樣,具有「冷凍復活」的潛力。他還在書中預言人體冷凍技術可以使「我們大多數人獲得永生不朽的機會」,並對此進行了嚴密的科學論證。這本書的出版標誌著人體冷凍保存運動的開端,艾丁格博士後來也因此被稱作「人體冷凍之父」。

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人體冷凍並不是簡單地將人一凍了之,而是以在未來的某個時刻將冷凍的人體喚醒為目的的冷凍。因此,在技術上,不但要考量如何將人凍住,也要考量在冷凍以及化凍時不會對人體產生傷害。像奧茲冰人那樣凍成一具乾屍,肯定是不行的。

不過經由前面小象由香和奧茲冰人的故事,我們已經了解,在生物體死後及時讓其進入低溫環境,可以很大程度上延緩甚至叫停讓屍體腐爛。同樣,人死後越快進入冷凍,細胞和身體受到的影響就越小。當然,只要提前簽好協議、做好準備、安排好一切事宜,及時進入冷凍狀態並不是什麼困難的事情。

要怎麼把活人冰起來?

常煮飯的廚藝愛好者都應該知道,一塊鮮肉,在經過冷凍再化凍後,往往會滲出大量的血水。這是因為在冷凍時,細胞中的水分會結冰,而這些冰晶會破壞細胞結構,從而造成細胞的死亡。凍肉化凍時滲出的血水,很大一部分就來自這些破損的細胞。這顯然是我們在以喚醒為目的的人體冷凍中不願意看到的結果。

因此,在對人體進行冷凍之前,需要經由手術和灌注,將人體中的血液替換為冷凍保護劑。冷凍保護劑可以降低冰點,減少冰晶的產生,最大限度地避免對身體細胞組織造成破壞。然後,人體才會進入降溫程式。經過 60 小時的降溫後,冷凍的屍體就可以被轉移到巨大的液氮罐中長期保存了。

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如今世界上冷凍人的數量已經接近 500 人,但能夠獨立實施人體冷凍的機構只有 4 家,分別是美國的阿爾科生命延續基金(Alcor Life Extension Foundation)及人體冷凍研究所(Cryonics Institute)、俄羅斯的 KrioRus 和中國的山東豐銀生命科學研究院。其中人體冷凍研究所是由「人體冷凍之父」艾丁格博士創立,而阿爾科生命延續基金會中保存著全世界第一個被冷凍保存的人詹姆斯.貝德福(James Bedford)的身體。

按照計畫,貝德福本應該在進入冷凍狀態 50 年後,也就是 2017 年被喚醒,但阿爾科生命延續基金會至今並未行動。

一方面,我們可能仍未對喚醒冷凍人在技術上做好準備;另一方面,據傳聞,貝德福當年所使用的冷凍保護劑似乎對人體傷害甚大,也就是說,就算技術完備,貝德福是否能夠醒來也十分不好說。

人體冷凍很貴嗎?

進行人體冷凍的費用倒是並沒有想像中那麼高昂,以這幾家機構中收費最高的阿爾科生命延續基金會在 2017 年的報價為例,進行全身冷凍的費用約為 20 萬美元,還有一個更便宜並且更具有科幻意味的選擇——單獨冷凍頭部,僅需 8 萬美元。不過,在現有的技術手段之下,選擇人體冷凍,比起「追求永生」和「無限可能」,更像是在參與一場結果未知的科學實驗。

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當然,技術仍然不斷進步,關於人體冷凍的最新進展似乎為貝德福以及其他被凝固在液氮罐中的人們帶來了一些希望:據報導,2020 年 12 月,一個在液氮罐中沉眠了 27 年的胚胎被取出植入一位母體的子宮,並分娩出一名健康的女嬰。

如果有一天,我們真的像艾丁格博士所說的那樣,打破生與死的邊界,獲得「永生」之時,生命是否也就失去了很多意義?

——本文摘自《真的假的!奇怪知識又增加了:自說自話的總裁顛覆認知的科學奇想》,2023 年 7 月,好出版,未經同意請勿轉載。

晴好出版_96
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晴方好,雨亦奇,換個角度都是「晴好」

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征服極端低溫!具有超強耐寒能力的細菌:冷紅科爾韋氏菌——《細菌群像》
麥田出版_96
・2023/03/10 ・1718字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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  • Colwellia psychrerythraea 
  • 冷紅科爾韋氏菌
  • 形狀:小桿狀
  • 顏色:淺紅色
  • 長:2.5 至 3.5 微米
  • 直徑:0.5 微米
  • 前進:使用鞭毛
冷紅科爾韋氏菌。圖/《細菌群像》。

攝氏 –196 度的世界

據當今研究結果所知,在生命出現的早期,地球上炎熱期與冰凍期交互出現,前者平均溫度可達攝氏五十度,後者溫度可低至地表完全凍結。火山爆發及隕石和小行星的撞擊,使地球溫度升高,經由化學反應及後來出現的生物反應消耗大氣層中的二氧化碳,又使地表變冷凍結。

對大多數的生物來說,今日地球是個既濕又冷的家。地表面積超過百分之七十全是海洋,其中三分之二又是寒冷的深海帶,終年溫度只有攝氏二至三度。地表上所有水域裡,淡水僅占百分之二點五,溫度卻也沒有太大差別:百分之九十的淡水,都儲存在極地冰塊及散布地球各處的冰河裡。

自人類開始定時測量並記錄溫度後,最低溫的紀錄是在南極測得的攝氏零下八十九點二度,不過那裡的溫度也從未上升到比結冰點還高。比較重要的是,有些地方雖有溫暖期,但在夜間或冬天會變得異常寒冷,像亞洲一些地方最高溫可達攝氏四十九度,但低溫時也會降到零下五十度。因此不難想像,為何這麼多的細菌都具有高溫差環境的適應力。

所有在低溫環境仍然活躍的細菌中,冷紅科爾韋氏菌特別引人注目:這種微生物在攝氏零下十度還可四處遊走,在攝氏零下二十度還能繼續生長分裂繁殖。甚至在攝氏零下一百九十六度超低溫環境,研究人員還可觀察到其新陳代謝的運作。

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冷紅科爾韋氏菌能在液態氮(這可是能將花朵瞬間凍成易碎玻璃的物質)中將胺基酸吸收並用來組成自己的細胞。此特性要歸功於它的保暖聚合物及在細胞外作用的酵素,讓它被包覆在網狀的分子結構裡,就像穿了一件毛衣,保護其免於水分形成整齊的冰晶結構。耐寒細菌的細胞壁結構類似液晶,在極冷和高壓下仍然可以保持液態,這也解釋了為何它同時也耐高壓。

掌握低溫生物技術

科爾韋氏菌屬發現於一九八八年,發表研究結果的作者建議以美國微生物學家麗塔.科爾韋(Rita Colwell)之名來命名,以示敬意。科爾韋生於一九三四年,在一九六○年代發現沿海水域有霍亂弧菌,而且常寄生在以藻類為食的浮游性橈腳類[1]動物上。

在氣候溫暖或養分過剩導致藻類大量繁殖時,就會吸引這些細小的甲殼類動物前來,細菌也就隨之而來。科爾韋發現這項事實後,立即成立安全用水供應網,設法以盡可能簡單的工具,例如自造的過濾器,防止因飲用水造成的傳播感染。

此後,她還與其他伙伴一起創立 CosmosID 公司,以期快速檢驗出環境樣本中的細菌。為了向她致敬,南極一座山塊[2]就以她的名字命名。冷紅科爾韋氏菌的種小名 psychrerythraea,則由希臘文 psychros(冷)及拉丁文 erythraeus(紅色)組成,因這個細菌嗜寒並含有紅色色素。

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科爾韋氏菌被應用於許多生物技術上。圖/envatoelements

冷紅科爾韋氏菌也可以在無氧的環境中存活,還可利用各種結構簡單或結構複雜的有機化合物做為養分。由於這種細菌能分解很多種含氮化合物,甚至還能利用硫來產能,因此相當適合利用它在寒冷地區處理環境污染問題。

除此之外,此種細菌也可能促進新疫苗的發明。科學家將病原菌重要的代謝基因替換成冷紅科爾韋氏菌的代謝基因,得到以下結果:病原菌在低溫下正常生長,但在常溫時停止生長,細胞逐漸死亡。這種弱化後的病原菌可用在活體疫苗,使身體在不受危害的狀況下產生足夠的免疫力。此法已在動物實驗中證實可行。

註解

  • [1] Copepoda,橈腳類或譯橈足類,海洋中數量眾多的一群甲殼動物。
  • [2] massif,又稱地塊,地質學中的一個結構單元,比構造板塊要小。

——本文摘自《細菌群像:50種微小又頑強,帶領人類探索生命奧祕,推動科學前進的迷人生物》,2023 年 3 月,麥田出版,未經同意請勿轉載。

麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。