睡夢中的遠行

文| 馬迪

不管是科幻小說家還是美國和歐洲的航天局官方都認為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規則的技術”。

2003年，美國航空航天局的幾位專家發表了一篇有趣的概念性研究論文，主題是人類未來對外太陽系的探索。項目詳細規劃了未來人類要如何“沖出太陽系”，并將戰略中繼目標定為圍繞木星運轉的一顆衛星，即木衛四，認為那里位置絕佳，可以建立基地，為更遠的探索提供燃料支持。論文腦洞大開，還預言了人類將在2045年（或更晚的時候），首次派6名宇航員飛往木衛四。而這一去，光是飛行時間就長達5年之久。

宇航員為什么必須休眠？

論文中沒有提到宇航員將如何生活，但我們也不難想象：躺進休眠艙，設定好時間，一覺醒來，木衛四就在不遠的前方……為什么休眠會成為未來星際航行必備的關鍵技術？

首先，遠離地球熟悉的環境，長年累月只能在狹小的飛船里生活，這對任何人來說都是一個巨大的挑戰，特別是精神層面上。如果可以通過“低溫休眠”的方式睡過去，避免長期的思鄉之苦，減輕心理壓力，還可以保持身體的年輕狀態，這樣的誘惑恐怕沒人能拒絕。

其次，太空中沒有資源補給，宇航員的飲食都需要從地球帶過去，長距離飛行如何攜帶、保存食物？如何降低隨之而來的重量和成本？“低溫休眠”的第二大好處就是宇航員在絕大部分時間里不需要進食或飲水，甚至不會產生很多生理廢物。有研究估算，僅這一項，航天器的質量就可以減少1/3。

休眠的第三個好處是有利于宇航員本人的健康。宇宙中充滿了各種各樣的射線，在地球上時，地球強大的磁場能夠保護我們不受輻射攻擊，但身處太空環境的宇航員則失去了這種保護，唯一的應對方法就是加強太空艙的輻射屏蔽能力。人造休眠艙顯然可以增加一層屏蔽能力，讓宇航員更安全。

總之，不管是科幻小說家還是美國和歐洲的航天局官方都認為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規則的技術”。

人類為什么不冬眠？

歷史上，農民、獵人和博物學家都觀察到了動物冬眠的現象，比如18世紀的歐洲流傳一個故事：從秋天開始，野外的土撥鼠數量就會不斷減少、消失，在春天又會重新出現。故事推測，土撥鼠在消失的這幾個月中，都進入了昏睡狀態。1865年法國生理學家克勞德·伯爾納描述了動物冬眠的幾個基本特征，拉開了對動物冬眠的研究序幕。

冬眠的動物種類雖不同，但都有類似的代謝特征：減緩新陳代謝，不同程度降低身體的能量需求。哺乳動物中已知的最低記錄是一種北極松鼠，它們的體溫最低可以達到-2℃。冬眠的動物如熊或土撥鼠，要么進入完全冬眠狀態，有效地長時間睡眠，要么進入一種周期性睡眠，在冬季會多次醒來。甚至蛇之類的冷血動物，不但會冬眠，還會在夏天高溫的時候進行“夏眠”，隨心所欲地進入“待機狀態”。

這種機體自主抑制能量消耗的非活動狀態，是動物在遇到不利環境時的應對策略，是適應環境的最生動的實例，但是人類卻并不擁有這個本領。我們進化學上的祖先生活在亞熱帶和熱帶，完全沒有冬眠的需要，在過去大約10萬年里才遷移到溫帶和靠近北極的寒冷地區，這點時間根本不夠進化出冬眠所需的代謝適應能力。

體溫的開關在哪里？

冬眠的奧秘，很多人認為，應從體溫研究起。我們可以控制動物的體溫升降嗎？

早在19、20世紀，人們就認識到下丘腦是體溫調節的中樞，然而傳統電極實驗的方法無法精準地找出具體的神經元，最終還是靠遺傳生物學的方法標記出了大腦中的“體溫開關”。

研究人員通過實驗，將新生小鼠下丘腦中的神經元挑出來進行單細胞培養，再給它們熱刺激，觀察這些神經元對熱的反應，終于發現了表達TRPM2基因的神經元對熱很敏感。隨后，實驗人員給小鼠的大腦注射了特定藥物和蛋白質去激活TRPM2神經元，成功觀察到小鼠體溫在2小時內從37℃降到了27℃。十幾個小時后，隨著藥物的代謝，小鼠的體溫又回歸到正常水平，并沒有明顯的健康損傷。這說明被激活的TRPM2神經元就是小鼠大腦中的溫度控制器，可以直接命令小鼠的身體加快散熱、降低體溫。

誘導性降低體溫僅僅是冬眠研究的一小步，擺在人類面前的問題還有很多。《三體》作者劉慈欣將冬眠技術稱為“人類在時間上的首次直立行走”，其重要性完全不亞于征服宇宙的星辰大海。前者決定人類能活多久，后者決定人類能走多遠。