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現有技術下,人類能否使用冰凍技術在冬眠艙中持續很長時間的冬眠狀態?

簡介《星際穿越》的冰凍技術人類缺少一些冬眠的關鍵能力太冷我們的心臟不能工作

急凍術能被冰凍效果冰住嗎

看過科幻電影的人都知道,當人類在進入星際空間的時候,跨星域的遙遠航行中,會把太空旅客都放在冬眠倉中度過哪些遙遠的距離,然後到達目的地後再重新甦醒!《星際穿越》中就有類似的情節!

如果這個如冬眠一樣的“冰凍技術”在現實中真的能實現麼?要是可以的話會對人體機能有什麼樣的影響?(比如對人體組織的損傷)人類在這種“冰凍”狀態下會緩慢衰老還是停止衰老?

現有技術下,人類能否使用冰凍技術在冬眠艙中持續很長時間的冬眠狀態?

《星際穿越》的冰凍技術

人類缺少一些冬眠的關鍵能力

太冷我們的心臟不能工作。

人類的心臟對鈣會產生收縮反應,如果鈣太多就會造成心臟驟停。在一定溫度下,人類的心臟無法去除多餘的鈣,所以就停止了跳動。溫度在28°C以下,人類心臟會停止。相反,能冬眠的動物在體溫為1°C時心臟仍然能跳動。它們有特殊的去鈣心臟,而人類不行。這就有了新的問題:為什麼人類沒有這樣的心臟?

人類進化是在非洲赤道地區,熱帶地區的食品供應相當恆定。這意味著我們不需要靠冬眠來逃避惡劣的環境條件。然而,科學家越研究熱帶地區,越發現更多的冬眠物種。

發現侏儒懶猴可以在12月和2月之間冬眠63個小時以上。

這個格外引人注目,因為懶猴是靈長類動物,同一家族中還包括猴子和人類。直到現在人類只發現了三種靈長類動物會冬眠,全部都是馬達加斯加的狐猴屬。侏儒懶猴生活在亞洲大陸上,所以這一發現表明靈長類動物的分佈比人們想象的還要廣泛。這些都意味著我們熱帶起源可能減少了我們進化出冬眠技能的機率,但這本身並不能排除這一可能性。

也許同樣重要的是,我們是頂級捕食者,可以解決掉比自己大得多的獵物。我們可能從來沒有利用冬眠逃避天敵威脅的需要。我們可能體積有點大了。冬眠的動物體型平均來講都很小,平均重量在70克(2。5盎司)。當然這個規則也有例外,最明顯的是熊,但是它們的冬眠不像其他動物那樣“深”。特別是它們體溫降低較少,因為要熱身的話需要很多能量。反正有一長列的因素促使動物們冬眠,而人類不用。

現有技術下,人類能否使用冰凍技術在冬眠艙中持續很長時間的冬眠狀態?

人體冰凍技術

冬眠也有缺點

例如,冬眠動物基本上是免疫系統不工作,所以存在感染的風險。冬眠似乎也影響記憶。2001年,維也納大學的Eva Millesi培訓一組地松鼠穿過迷宮。冬眠後它們記憶變差,也忘記他們學到過什麼。但是,這並不能阻止科學家們探索人工冬眠的可能性。

冬眠動物只是減慢了代謝速率,組織活性仍然在繼續,所以雖然冬眠能讓動物較長時間靜止並存活,但維持時間有限。

送到南方動物園的狗熊壽命也不見比北方親戚短很多嘛。

所以,用這種方法很難進行幾十甚至百年的星際旅行。這只是一方面,更重要的是,怎麼讓人冬眠,目前科學上連可行的思路都還沒有。

另一種策略是完全冷凍,然後解凍復甦。細胞,或小塊組織是可以的,用甘油或DMSO做凍存劑,慢凍,快溶,細胞就不會死。若是大一點的動物甚至人,最大的技術瓶頸就是降溫和解凍過程。目前還沒有任何可行的辦法把活人均勻可控地冷凍。組織的傳熱速度也就那樣了,人體塊頭大傳熱距離長,無論怎樣降溫冷凍,靠內測的組織細胞也無法與外側同步降溫,會形成冰晶,刺破膜結構。解凍時也一樣,外面都化了裡面還是硬的,冰晶很容易在緩慢升溫過程中發育形成。總不能把人剁碎了再凍嘛。

這個問題解決不了,冷凍人體就不可能實現。

現有技術下,人類能否使用冰凍技術在冬眠艙中持續很長時間的冬眠狀態?

人體冰凍技術

不過現在的技術頂多能冰凍復甦受精卵或者胚胎,還不能做到冰凍復甦成年人,體積大了之後溫度緩慢升降過程中的冰晶會破壞細胞。

對星際航行還有個特殊的問題:在冰凍狀態下,宇宙射線造成的損傷不能隨著新陳代謝修復,其危害可能會持續積累,在復甦之後一次性的體現出來。如果航行時間達到百年以上,積累的輻射劑量可能造成急性放射病。為了解決這個問題,需要比一般飛船更厚重的輻射遮蔽材料,甚至磁場護盾。

簡而言之,現在的技術要做到這一點還是有點虛的,未來或許可以。

(資料圖片來源網路,原創文章,禁止轉載)

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