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美國隊長冬眠的真相!超級士兵血清與真實世界的「酷寒戰士」

Rock Sun
・2016/05/25 ・2908字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

解凍、出任務、冷凍、解凍、出任務、冷凍……

如果你是巴奇(又名酷寒戰士),你一定會覺得你被九頭蛇控制的這段時間人生非常無聊,沒有美國隊長的陪伴,過著工具人般的生活,出任務危機自付,結束便返回你的冬眠箱中。當你躺在裡面好不容易可以睡一覺的時候,你大概並不會想知道,對於正常(活)人而言,這是一件相當於自殺的事。

目前活人的冷凍、冬眠技術還只是空談,國際上仍禁止活人試驗,現在可以進行的情況是受試者已經由醫院認定死亡或瀕臨死亡的絕症方可冷凍,提供未來進行研究或治療。

是我們科學力不夠的問題嗎?或許在 70 年前,艾思金博士(超級士兵血清發明者)與九頭蛇的科學家們已經向一種青蛙學到了活人冷凍的奧秘。

SCREENRANT
同時我們也可以看出來,巴奇的冷凍艙比隊長的冰層舒適多了(圖片來源:Screen Rant)

萬能的超級士兵血清

原作中,巴奇和美國隊長獲得能力的過程、背景故事和冷凍過程非常的不一樣,由於漫畫的設定比較天馬行空,在這裡我們以電影中的設定來作假想。隊長與巴奇兩者都經過改造,注射超級士兵血清,而獲得超人般的能力;前者因為飛機墜機被冷凍了 70 年,後者在這段時間內解凍、冷凍無數次為九頭蛇出任務。

如果這個血清正是讓隊長與巴奇能夠沒事般活過冷凍狀態的關鍵,那我們勢必要了解一下它的特性。從漫威的維基中我們可以查到超級士兵血清對人體的改變有這樣的敘述:可以舉起 850 磅的重物(差不多 385 公斤)、跑速時速 60 英里(時速 96 公里,難怪可以跑贏汽車)、可以快速分解乳酸、代謝是一般人的四倍、恢復力超群、不會被酒精毒藥影響……等,先別管這樣的運動、生理狀況下美國隊長一天要吃下幾個便當,可以發現裡面沒有對承受冷凍的能力提升,或是已經悄悄的藏在這些因子裡面。

活人從正常狀態進入冷凍狀態再解凍有幾個需要克服的困難

  • 不能讓細胞內水分形成冰晶,破壞器官
  • 解凍時需要正確的速度及溫度,要不然冰晶一樣會破壞細胞
  • 進行冷凍前,先降低氧氣量,以迫使器官進入休眠

在這麼看來最簡單的解釋,就是隊長和巴奇的恢復能力足以與冬眠造成的負面效果打平;也有可能是在血清造成的更快生理反應下,他們的身體先行將器官進入休眠,並克服了體內水分結凍的危機。

不過既然說「克服」是個怎樣的「克服」方法呢?這裡的漫威宇宙中的科學家們極有可能已經知道效法自然界的一種青蛙了。

animalspot.net
木蛙,無危,體長5~7公分,分布於北美東岸中部開始延伸到阿拉斯加(圖片來源:Animalspot.net)

美國隊長原傳:酷寒木蛙 The Winter Wood Frog

在美國內陸,北至阿拉斯加,南至東岸中部,有種俗稱木蛙(Wood Frog, Lithobates sylvaticus)的樹蛙,具備了在冬天中,零下 18 ℃全身結凍長達 7 個月,並退冰後仍生龍活虎的能力。

這種青蛙是如何辦到的呢?

高中化學都有教過,當水中有了其他的溶質的時候,這些溶質會引響水結冰的冰點,使的原本應該結冰的溫度下降,水更不容易結冰,木蛙主要便是利用這點,讓自己的細胞、器官不被破壞。

當外界的溫度一下降,木蛙的皮膚表層一開始結冰,牠體內的基因便會啟動血液中的冰晶核蛋白(Nucleating Protein),這些核蛋白在血液中充當冰晶凝結的核心,使的血液中的水分比細胞內先產生結冰現象,這時由於細胞外的液體濃度增加(因為水都變冰),細胞內的水分被往外抽;同一時間,木蛙的肝會快速分泌兩種物質:由肝醣分解而成的葡萄糖、以及從蛋白質分解的尿素,這兩種物質進入血液,降低冰點,使的結冰速度變慢,減少對細胞的傷害,細胞內也在安全的情況下漸漸脫水,僅剩高濃度的葡萄糖,這時一切的準備都做好了,血液緩慢的結凍,細胞脫水但無損,心臟暫停跳動,木蛙進入了休眠。

NATURE NORTH
冷凍的木蛙,聽說整隻都是硬的而且容易碎掉。(圖片來源:Nature North)

而當天氣一變暖和,冰溶解並流入細胞內,血液開始流動,使心臟也開始運作,青蛙便活過來了。有趣的是,這個循環可以短時間內重複進行,像阿拉斯加這種地方,木蛙會在一年中很早經歷低溫,這時整個機制便啟動;有時候當隔天溫度稍微回暖,冬眠解除,但殘餘的葡萄糖、尿素和運作的蛋白仍存在於血液中,如果短時間內又發生第二次溫度驟降,木蛙可以更快的進入狀況,之後再發生第三次、第四次……,木蛙便習慣了這種形式,可以更快的冬眠,並可以撐更久,由俄亥俄州,邁阿密大學科學家發現,在居住美國東部的木蛙和阿拉斯加的木蛙相比,腦內及全身的葡萄糖濃度的可變化量更小,冬眠準備速度也較慢,把兩個不同地區的青蛙放在同樣的低溫下,前者存活率較低,可見這個冬眠機制是可以進化的。

美國隊長是個意外?

由此我們發現,人類要能夠像木蛙活過冷凍過程,有幾個必要的元素

  • 冰晶核蛋白
  • 尿素、葡萄糖等抗凍劑
  • 運作整個機制的基因

而正常人類天生就是少了冰晶核蛋白,也不可能擁有木蛙的基因,所以科學上,美國隊長和酷寒戰士是做了什麼改變來應對冷凍的呢?

在這裡假設超級士兵血清除了有增強人體的激素外,其實是一個雞尾酒式的蛋白質大補帖,把外來可能會用到的蛋白質都加進去了,而冰晶核蛋白便是其中一個(研究人員:博士我們該加些什麼呢? 艾斯金博士:恩……把這個加進去好了,德國很冷,他可能需要);另一個可能是,原作中美國隊長除了注射血清外,也經過虛構的輻射線Vita-Ray的照射,來使血清真的有作用,而可能就是這個 Vita-Ray 使得他們體內基因或是植入的蛋白質發生變異,有辦法像木蛙般運作這個循環。

MARVEL WIKI
根據漫威維基,一定要有 Vita Ray 的照射,超級士兵血清才能發揮它的功用,而當初使用在美國隊長身上的 Vita Ray 機器在之後的衝突中被摧毀了,所以巴奇要怎麼辦呢?(圖片來源:Marvel Wiki)

這時可以也探討一下巴奇和美國隊長被冷凍方式的差異。隊長在二戰期間一次意外後就被冰封了 70 年,但他之前毫無被冷凍過的經驗;相反的,巴奇是被九頭蛇特別設計來達成「出任務完後即冷凍,之後再解凍」的人體兵器,而且由於實驗過程並沒有公開,我們可以合理假設巴奇本身已有被冷凍的機制存在,再加上邁阿密大學科學家的研究的作證,他重複被冷凍了很多次,身體應該是已經處於一個可以隨時進入高血糖、高血氮(尿素)的狀態來應對,對巴奇而言,冷凍過程比隊長安全多了。

所以美國隊長身為第一個超級士兵完成品,催生者已不再世上,無從給予說明或幫助的情況下,他還真是命大啊。

DISNEY WIKI
或許我們差一點就沒有美國隊長了,但至少我們還有鋼鐵人(圖片來源:Disney Wiki)

參考資料:

 

文章難易度
Rock Sun
62 篇文章 ・ 354 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者


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不曉得家中蟲蟲的身分嗎?或許你可以翻翻這本《台灣常見室內節肢動物圖鑑》

聯經出版_96
・2022/01/24 ・2222字 ・閱讀時間約 4 分鐘
  • 文、圖 / 李鍾旻

「請問一下,有人知道這是什麼蟲嗎?」、「家裡出現這些蟲,有誰知道牠們是哪來的?」網路討論區冒出了這類疑問句,並附上若干手機拍下的影像。這樣的貼文,你應該也見過吧?

只不過,通常這類貼文不是很少有回應,就是底下出現答非所問的回覆。像是某戶人家廚房的地瓜周圍冒出了幾隻「甘藷蟻象」,可是一些網友把牠誤認為是「隱翅蟲」;某人在廚房放了一陣子的糙米突然生出一群「粉斑螟蛾」,然而卻有人認為那是「衣蛾」。

「甘藷蟻象」在室內出現時通常與地瓜有關,因為牠們的卵或幼蟲偶爾會隨著市售地瓜被攜入家庭中。
「粉斑螟蛾」是近年來在穀物中常發生的昆蟲,其幼蟲能取食多種乾燥食品,且相當適應乾燥環境。

我們所處的居家環境中,蘊藏著一個微觀的小小世界,有許多節肢動物原本就住在我們的屋子裡,或者是隨著人類活動而悄悄被帶進家庭環境。儘管生活周遭有各式各樣的動物,但大家對於這些在室內出現的小生命,向來認知很少,或是一知半解。

某些情況下,一些人可能會出於興趣或好奇而想認識牠們,但通常一般人會開始想去知道家裡出現的蟲「是誰」,不外乎是想弄清楚這些事情:「牠對人有沒有害?」、「牠為什麼會出現在家裡?」、「牠會不會干擾生活?」

「菸甲蟲」與其所啃食過的紅豆。菸甲蟲能取食許多植物製品,常隨著袋裝食品被攜入家庭中。

現今這個時代,「網際網路」幾乎可說是現代人獲取資訊最方便的管道。當家裡出現了不認識的、來路不明的蟲,大部分人除了在網路討論區發問,大概就是直接利用 Google 等網路搜尋引擎試圖找出答案了。然而網路上的一切影像、言論卻不盡然可靠正確,甚至有些資訊是出自內容品質普遍不良的「內容農場」網站。而把網路文章複製又轉貼給親友的你,甚至還可能直接或間接的助長了謠言的散播。

倘若你也是那個正苦惱於該怎麼辨認家中小生物的民眾之一,那麼建議你可以考慮閱讀這本書:《台灣常見室內節肢動物圖鑑》。它就是一本專門介紹居家性節肢動物的實用圖鑑,書中介紹了 101 種台灣室內環境常見的物種,可以幫助大家認識生活中常見的昆蟲、蜘蛛、馬陸等節肢動物。

巧克力中所發現的「粉斑螟蛾」幼蟲,周圍可見其糞便及取食所造成的缺口。

你說「自己很怕蟲,家人也不喜歡蟲!」、「我就是不喜歡牠們,為什麼我要去認識這些蟲?」這樣啊,你的心聲其實也是很多人的心聲。事實上,對節肢動物沒什麼好感的你,更應該入手一本,或者到圖書館借這本書來翻一翻。我是說真的!

為什麼呢?因為誤解與偏見,往往是出自於對牠們的不了解。比如說,常有人誤以為家庭中所出現的,大多是有害或骯髒的物種;然而事實卻正好相反,在居家室內常見的節肢動物中,真正對人有害的種類所占比例甚少。若正確的認識牠們後,也許你會對這些小生物們改觀,明白牠們其實並沒有想像中的可怕,進而讓你的日子過得更安穩愉快。

況且,假如你正苦惱於家中節肢動物橫行,想抑制蟲子們的數量,但在不曉得牠們確切身分的情況下,你很可能使用錯誤的方法與態度,越弄越沒有頭緒。試著去了解你煩惱的蟲的一切,才能夠知道怎麼去處理、應對,才能曉得該如何透過整理環境,減少牠們出現的機會,不是嗎?

從閱讀與出版的角度來看,儘管出版市場琳瑯滿目,然而市面上的自然科普類書籍比例偏低。絕大多數的自然科普類出版品,又都是翻譯自日本或其他國家,國內兒童、青少年從閱讀的過程裡認識到的節肢動物種類,往往便是國外的物種,或者一些商業化販售的寵物昆蟲。因此,不只是成年人,對於想認識我們生活周遭常見生物的中小學生,《台灣常見室內節肢動物圖鑑》也會是個很好的選擇。

「擬穀盜」常見於麵粉及麩皮中,偶爾也會隨著穀物製品來到家庭環境。

雖然,我很希望你能明白「家裡有許多種類的節肢動物很有趣」這件事,然而畢竟每個人都有各自的觀點,我也不可能強迫正在讀此篇文章的你,去接納家裡的每一種節肢動物、要求你一定要懂得欣賞牠們。

但是至少,請你務必記得,當家中有任何節肢動物活動的跡象時,這本《台灣常見室內節肢動物圖鑑》,應該可以滿足大部分你想知道的「室內蟲蟲」種類,解答你心中的一些辨識疑惑。或許,它還能夠引導你對自身所處的這片環境、自己所生長的這塊土地,有更深刻的體認。


想認識居家室內節肢動物的讀者,可參考本文作者所著《台灣常見室內節肢動物圖鑑:居家常見101種蟲蟲大集合,教你如何分辨與防治》(聯經出版)。

——本文摘自《 台灣常見室內節肢動物圖鑑:居家常見101種蟲蟲大集合,教你如何分辨與防治 》/ 李鍾旻, 詹美鈴,2021 年 11 月,聯經出版

 

聯經出版_96
141 篇文章 ・ 21 位粉絲
聯經出版公司創立於1974年5月4日,是一個綜合性的出版公司,為聯合報系關係企業之一。 三十多年來已經累積了近六千餘種圖書, 範圍包括人文、社會科學、科技以及小說、藝術、傳記、商業、工具書、保健、旅遊、兒童讀物等。