“冬眠”能為人類的未來帶來什麼?

在很多科幻電影中,當人類前往一個遙遠星球時,往往需要藉助「冬眠」的手段才能度過漫長的太空旅途時間。人類冬眠,本來只是科幻電影的想象。但是近年來,一些科學家正在努力研究動物冬眠的遺傳機制,認為它們或許能幫助人類擁有同樣的能力。

“冬眠”能為人類的未來帶來什麼?

我們知道不少哺乳動物都能進入冬眠狀態,比如熊、松鼠、刺蝟等。許多科學家認為,恐龍遭受天災滅絕後,一種哺乳類的齧齒動物為求生而發展出「冬眠」的能力,而這種動物最終演化成包括人類在內的大多數哺乳動物。

如上述觀點正確,便意味人類基因組裡,可能隱藏著冬眠的能力。專門研究冬眠的美國杜克大學生物學家 Anne Yoder 認為:「這聽起來像科幻橋段,但絕對有生物學的支持。通過比較基因組學(Comparative genomics)及其他方法,可以得知冬眠基因的普遍性。從事相關研究的人都認同冬眠屬哺乳類遠祖的能力,大多數哺乳動物只是失去或不再使用。」

德州大學達拉斯西南醫學中心的生物化學博士後研究員 Will Israelsen 提出,冬眠動物不一定具有特殊的基因,相反,可能都擁有相同的關鍵冬眠基因,只是物種之間如何運用有所不同。Israelsen 表示:「如果能弄清楚它們的生物調節機制,就可以在人身上如法炮製。」

而Fauna Bio 生物科技公司CEO Ashley Zehnder 亦有相同見解:「我們正在研究,這些動物到底做了甚麼,使得自己能在冬眠下存活。」Fauna Bio 的目標是研發可直接減慢新陳代謝,使人進入冬眠的藥物。

“冬眠”能為人類的未來帶來什麼?

其實,冬眠的作用並非單純延長睡眠時間,它同樣為動物體內的新陳代謝帶來巨大變化,如體溫下降、心跳頻率和呼吸減少。一些恆溫動物在數週時間裡,可以把體溫從約 37°C降至 3°C,心臟每分鐘只跳動數次;如此身體的能量消耗量便大幅下降。與長時間昏迷不同,冬眠機制可讓動物在醒來後短時間內立即全面恢復活動能力。套在人類身上的話,則即使睡上幾星期,諸如骨質流失、心血管問題及肌肉萎縮都不會出現。

“冬眠”能為人類的未來帶來什麼?

從醫學角度來看,瞭解動物的冬眠機制可以用來造福傷病者。生物學家Matt Andrews通過對松鼠冬眠的研究找到了一種延長人體器官存活時間的方法。Andrews的研究發現條紋松鼠冬眠時會產生更高水平的D-β羥基丁酸酯(BHB),而在冬眠結束覺醒時會產生更高水平的褪黑激素。Andrews發現,這兩種化合物可以幫助松鼠的血液保持流動,同時可以在不傷害器官的情況下使新陳代謝自然消退。

“冬眠”能為人類的未來帶來什麼?

Andrews發現這些化合物或許能幫助器官和組織在失血性休克中存活。在實驗中,他和同事為嚴重失血的動物注射了這兩種化合物的混合物,發現這些混合物將它們的存活時間延長了近四倍。

2019年,Andrews和他的團隊將會對人體進行實驗,如果實驗成功,這項技術除了會被用於戰場,還會被用於交通事故或其他事故受傷的患者,以幫助他們的器官保持活力,直至他們被送到醫院。

Andrews發現「冬眠生物學」在健康領域同樣有應用價值。為了應對冬天,松鼠會積累棕色脂肪組織,這種脂肪也被稱為「自然燃脂機」。我們通常認為脂肪是白色脂肪,它儲存卡路里以供日後使用。相反,棕色脂肪可以非常快速地燃燒卡路里以產生熱量。

在一項研究中,Andrews與他的同事在一年的時間內製作了一個轉錄組,以用於研究松鼠的棕色脂肪。

在冬眠期間,松鼠每10天左右醒來,它們的新陳代謝會在它們恢復睡眠之前開始運行一小會。在那段時間裡,它們利用棕色脂肪讓身體從接近冰點的溫度迅速升溫。Andrews研究發現,在此期間松鼠會打開特殊的基因以使脂肪進行燃燒。「松鼠會有選擇地將身體化學成分轉化為燃燒脂肪而不是糖」,Andrews說。

我們人類生命的三分之一處於類似冬眠的狀態:睡眠。Andrews認為:「如果我們可以完全理解動物的冬眠生物機理,未來我們完全可以服用一種能夠在睡前加速燃燒脂肪的藥丸,醒來後身體隨即輕了一磅」。如果這項技術得以實現,未來「減肥」這個詞或許將不復存在。

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