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人类真能冬眠 精选

已有 10157 次阅读 2014-4-28 10:38 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察|关键词:学者

421日(上周日),从美国加洲到夏威夷岛的一架飞机上,一名16岁少年躲藏在起落架舱内,经过5个多小时飞行,成功到达目的地,演绎了一场匪夷所思的历史壮举,这已经成为美国各大媒体的共同话题。

要知道,在飞机飞行过程中,起落架舱内属于极端低温低氧,现代科学认为这种极端环境下人类是不可能长时间生存的。不过据说,这家伙刚达到夏威夷机场时开始仍处于昏迷状态,1个多小时后从起落架舱内掉下来,才开始在机场到处乱逛时被人发现。

但有科学家提出这个现代超人是达到了冬眠状态。或者说人类也能冬眠。至少说明,我们人类的潜能真是超过我们想象。

冬眠是许多动物度过极端环境的有效方法,我们都知道冷血动物大多数具有这个本领,高等动物中许多熊类具有这个能力,但在灵长类动物中,只有一种侏儒狐猴能完成8个月冬眠的壮举。不过从理论上说明,几乎所有的动物具有这样的潜力。在自然环境下,动物冬眠是一种生存策略,可帮助它们度过食物极端缺乏温度极低的冬季。动物冬眠时会处于非常极端的生理状态,心跳接近停止,体温接近或低于冰点以下,大脑活动几乎停止,冬眠动物看上去象没有生命迹象。

The fat-tailed dwarf lemur (Cheirogaleus medius) is the only known primate hibernator and can only be found on the island of Madagascar

侏儒狐猴的正常心率为180/分,但在冬眠时能降低到4/分。正常体温为36度,但在冬眠时能降低到5度(冰箱冷藏室常用温度)。有学者发现冬眠时侏儒狐猴在冬眠时呼吸间隔可达到21分钟。

冬眠时的生理状态如果在生理状态几乎不可能生存,但侏儒狐猴能年复一年重复这样的故事。

这种能冬眠的侏儒狐猴拥有和人类97%一样的基因序列,但到达夏威夷岛的美国疯狂少年的故事生动地说明,人类仍具有这种冬眠的潜力。

冬眠生物学家现在相信,这种冬眠状态的生理改变是由于基因表达的变化引起。例如侏儒狐猴冬眠的典型过程包括准备期积累脂肪组织,脂肪组织能有效储存能量,有时候一个月内体重可增加1倍,脂肪大部分分布在尾巴。

在雨季,这些动物能获得大量水果和昆虫等丰盛的食物,他们的代谢方式会变成以消化碳水化合物为主。在干旱季节,食物来源完全消失,这些动物会进入冬眠状态依靠消耗尾巴上的脂肪组织维持生命,这个时候其代谢模式转换为脂肪分解代谢模式。

上世纪90年代早期,科学家对处于冬眠状态的地松鼠的生物化学改变进行分析,结果发现了表达模式转换的基因a2巨球蛋白,这种蛋白的功能是抑制血液凝固,冬眠状态的动物该蛋白高表达。低温时血液流速低很容易凝固,所以这种蛋白对动物冬眠状态心率极低时维持血液循环正常十分关键。

温度降低时化学反应速度也会降低,当动物冬眠状态体温降低时,细胞和生理过程都会相应减速。a2巨球蛋白基因表达增加说明动物冬眠状态仍存在某些活跃的代谢模式。

基因表达模式转换是细胞改变代谢模式的基础,这是冬眠动物在极端状态下存活的基础。

利用下一代基因测序技术,能对全基因表达水平进行检测,并和特定生理状态进行对比分析,冬眠生物学家将能确定那些属于冬眠状态的共同代谢和基因表达模式。由于地松鼠、黑熊和小棕蝠在哺乳动物家族中有很大跨度,那么是否存在类似的冬眠基因表达和代谢模式就值得分析了。

虽然现在科学家不清楚是否存在统一的冬眠代谢模式,但所有哺乳动物包括人类都具备冬眠需要的基因。将来的研究是分析和人类最接近的冬眠物种冬眠模式下的基因表达调节机制。对这些状态的研究将给我们提供可提高人类健康的医学治疗方法。例如理解血液循环不足如何避免组织损伤将能帮助我们寻找保护脑缺血心肌梗死的药物和方法。理解冬眠动物如何维持肌肉不萎缩和骨骼成分将可帮助我们寻找预防瘫痪患者和太空失重状态下肌肉萎缩和骨骼健康。分析冬眠动物如何依靠脂肪组织生存的方法将能让我们理解肥胖等代谢紊乱发生的原因。

当然最让人神往的是寻找能将人类发生冬眠状态,实现让人类长期生存的古老梦想。最后要强调一下,相对在起落架舱逃票,购买飞机票搭乘飞机仍是旅行的最佳选择。

http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/2014/04/25/can-humans-hibernate-ask-the-dwarf-lemur/



https://m.sciencenet.cn/blog-41174-789362.html

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