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星际旅行冬眠指南

晰数塔互联网快讯
2023-04-29 09:10

本文来自微信公众号：神经现实（ID：neureality），作者：BRENDAN KOERNER，译者：Andrew，审校：安静虫，编辑：eggriel，题图来自：视觉中国

1992年的一天，在一个以大约每小时50万英里的速度围绕银河系飞行的星球[1]，在其北极附近，凯莉·德鲁（Kelly Drew）正忙着在实验室里检查一些鲑鱼的大脑。当阿拉斯加大学费尔班克斯分校（University of Alaska Fairbanks）的动物生理学教授布莱恩·巴恩斯（Brian Barnes）突然来到她的工作台前时，她的注意力被打断。

他带着顽皮的笑容，要求德鲁伸出她的双手，准备迎接一个惊喜。不一会，这位尚处于职业生涯早期的神经药理学家[2]感觉到她的手掌里多了一个硬硬的、毛茸茸的肿块。那是某种棕色的啮齿动物，有着匕首般的爪子，蜷缩成一个紧紧的球，触感非常冰冷，德鲁以为它已经死了。令她惊讶的是，巴恩斯竟然高兴地告诉她，这只啮齿动物实际上非常健康。

这是一只在冬眠的北极地松鼠，在一年中长达八个月的时间里，它都是如此。在此期间，这种动物的内部温度会下降到-2.78摄氏度以下，简直像冰一样冷。它的脑电波变得非常微弱，几乎无法探测到，它的心脏也下降到每分钟只跳动一次。然而，松鼠仍然是活的。当春天来临时，它的温度可以在几个小时内回升到37摄氏度。

德鲁把没有反应的小动物托在手里，甚至无法感觉到最微弱的生命迹象。她想知道，这种动物的大脑里到底发生了什么，使它能像这样生存下去？带着这个问题，她开启了未来几十年都将致力于钻研的课题。

将低温疗法用于宇航员

在2022年，多个大型机构，其中包括NASA[3]（美国航空航天局）、中国国家航天局和SpaceX[4]，在争取于2040年左右将人类首次送上火星[5]。想要赢得这场比赛，这些团队必须首先解决一系列令人头疼的设计难题。作为设在亚特兰大的工程公司SpaceWorks的高管（该公司承接NASA那些野心勃勃的研究项目），约翰·布兰福德（John Bradford）在过去十年中为其中一个难题算秃了头。

对于那些试图把人类带到火星的工程师来说，很不幸的一件事是，我们是一个相当难伺候的物种。作为拥有活跃大脑的大型内温动物，我们在每日生存的过程中消耗大量的食物、水和氧气。所有这些消耗，使我们很难设计一个足够轻的航天器，来实现到达甚至往返一个离我们自己的星球约2.25亿公里的地方。

举个例子，根据国际空间站上的宇航员的饮食习惯，一个四人机组将需要至少11吨的食物，来完成1100天的火星往返任务。仅仅这些食物的重量就接近整个“毅力号”探测器重量的10倍，后者已经是迄今为止到达火星表面的最大有效载荷。再加上所有其他的生活必需品，更不用说发动机和建立营地所需的工具了，一艘载满燃料的火星飞船在离开地球大气层时的重量，可以轻松超过330吨，这比两头完全长大的蓝鲸还要重。如此巨大的飞船该如何产生整个往返旅程所需的动力？这几乎无法想象。

这个问题有直观的解决方案，至少任何读过亚瑟·查理斯·克拉克的小说或看过斯坦利·库布里克的《2001太空漫游》的人都会想到——减缓船员的新陈代谢，这样他们在运输途中只需要摄入最低限度的资源。在《2001太空漫游》中，宇航员躺在石棺般的冬眠舱中，他们的心脏每分钟只跳动3次，体温徘徊在2.78摄氏度。布兰福德在SpaceWorks待了21年，大部分时间是在研究库布里克作为艺术家可以忽略的一个问题：我们究竟如何才能安全地让人体断电，使其接近死亡，然后根据需要再让他复活呢？

在研究的早期，布兰福德在低温疗法中看到了一些希望。低温疗法是一种医疗技术，对经历过心脏骤停的人进行冷却，一般是通过静脉注射冷却液，直到他们的内部温度低至31.7摄氏度。这将大大降低他们的新陈代谢，使他们的细胞可以在氧气和能量减少约30%的情况下运作。

对于血流减少、受损身体难以愈合的病患来说，低温疗法是可以救命的。在这种低温状态下病人通常只能保持一两天，主要是因为寒冷会引发强烈的颤抖，必须使用强力镇静剂和神经肌肉阻滞剂来控制。但布兰福德发现了几个罕见的案例，部分病人被保持低温长达两周。“我们于是开始发问，为什么不能维持这种状态更久？到底能将这种昏迷状态维持多长时间？”

对于将自己的好奇心公之于众，布兰福德持谨慎态度，他担心会因为建议将宇航员放在冰上而被打上怪人的烙印，这会让人不适地联想到可疑的人体冷冻行业所吹捧的概念。但在2013年，他说服NASA的创新先进概念计划（Innovative Advanced Concepts）资助一个项目，用于评估“人类冬眠”（human torpor）的可行性。

在他的成功演讲中，他主要去讨论重量节省的可能性：他估计，如果宇航员在前往火星的大部分时间都能保持低温，用于维持生命的资源质量可以减少60%。布兰福德还假设，低温状态可以帮助宇航员抵御一些严重的健康问题，比如辐射，再比如极端无聊和孤独带来的心理危害。布兰福德说：“在黑暗的太空中，你会失去实时的交流。很多人可能觉得读大量的书就行，但我觉得那也会很快变得无聊。”

许多冬眠动物的基因与人类十分相近，所以我们有充分的理由相信，可以通过调整大脑和身体来模仿它们的行为。

然而，当布兰福德和他的团队深入研究低温疗法时，他们逐渐对这种技术感到失望。用来控制颤抖的药物也会停止呼吸，这似乎是一个无法回避的问题。昏睡的宇航员将不得不插管，这意味着他们将不得不在数周或数月的时间里通过插在气管里的管子呼吸。布兰福德也对保持静脉输液所需的针头数量感到犹豫，这似乎会增加感染的概率。

理想中的替代方案是让宇航员吞下一颗药丸，然后躺下进行漫长而寒冷的沉睡，在此期间他们可以自己呼吸。这似乎是一个天方夜谭的提议，但布兰福德对其中的某些方面并不陌生。毕竟，有几十个物种每年冬天都会昏睡，进入无意识状态，这种状态极大地压制了它们身体对食物和空气的渴望。当它们在春天迅速恢复活力时，这些生物没有表现出肌肉萎缩、营养不良或因为长时间一动不动而获得其他疾病的迹象。布兰福德在想，了解这种动物在环境变得恶劣时，是如何切换到低功率模式的，可能会收获有用的智慧。

于是布兰福德开始向进行冬眠研究的科学家小群体寻求建议，后者致力于研究熊、蝙蝠和狐猴。对这些动物来说，定期的冬眠是生存的一个基本方面。近年来，这些研究人员一直在探索某些物种新陈代谢降低时发生的分子变化。由于如此多的冬眠动物是我们的近亲，因此有充分的理由相信，我们可以调整我们的大脑和身体来模仿它们的行为。

那时，阿拉斯加大学的凯莉·德鲁已经研究北极地松鼠20多年了，它是地球上最极端的冬眠动物。当布兰福德在2015年第一次与她联系时，她刚刚取得了一项重大突破，这项突破使得人类朝向随意关闭和开启自身迈出了重要的第一步。

德鲁的学术暂别与回归

1982年，德鲁在大学毕业后离开了阿拉斯加，她以为自己再也不会在那里生活了。她在十几岁时就搬到了费尔班克斯（阿拉斯加中部城市），以便她的父亲，一位杰出的土壤科学家，能够在该州的顶级大学担任教授。虽然德鲁喜欢阿拉斯加的荒凉之美，但她所要投身的科学事业却与这片荒野无关。因此，在22岁的时候，她去了纽约，获得了药理学博士学位，然后去瑞典做博士后，研究大脑代谢如何影响人类行为。

但于1990年，在她的女儿出生后不久，德鲁和她在大学里相识的丈夫感受到了家乡的吸引力。像许多不知所措的新父母一样，他们突然意识到与家人在一起的温暖。因此，尽管德鲁没有安排好工作，她还是同意回到费尔班克斯，这是一个让她的瑞典同事感到困惑的决定。德鲁回忆说：“他们真的只是笑了笑，然后说，‘好吧，你的职业生涯结束了。’”

没过多久，她就得出结论，她的同事可能是对的。她曾以为自己能够争取到一些资助，以继续她在瑞典所做的工作，但似乎没有人愿意向一个位于偏远北部的独立年轻研究人员发放资金。每一次被拒绝，她就更加确信她的归国是一个可怕的错误。

在经历了一年的失败之后，德鲁终于获得了美国国家科学基金会的一项小型资助，这个项目还非常“阿拉斯加”：她被委托研究银鲑的神经化学机制。她利用这项工作，在大学的北极生物学研究所借到了几平方英尺的实验室空间。这是一个回到学术界的立足点，她希望这将带来更多发展的可能。

德鲁确实等来了新的发展，尽管是以一种最意想不到的方式。正是在鲑鱼研究期间，布莱恩·巴恩斯第一次把一只北极地松鼠塞到了德鲁的手中。马上，德鲁就对小动物的大脑内发生的事情产生了好奇，这是一个几乎没有被研究过的课题。她开始使用微透析技术来观察冬眠的地松鼠。这种技术是将微小的管子插入生物的头骨下，以采集神经化学物质的样本。这一过程通常会在管子与大脑接触的地方留下疤痕。因此，当德鲁在结束对昏睡的松鼠的微透析后，没有检测到任何这种伤痕时，她感到非常震惊。

她说：“你甚至无法找到探针被插入的位置。于是我们开始认为冬眠是一种非常受保护的状态，它似乎真的可以保护大脑免受伤害。”这一发现使德鲁认为在人类身上复制这种状态可能有巨大的价值。

从冬眠的熊那里寻找答案

冷战初期，冬眠研究在美国蓬勃发展了一小段时间。由于美国联邦政府一心想要在各个方面超越苏联，所以有大量的钱财来资助那些声称他们的工作可以给美国带来生物优势的科学家。这些研究人员中的许多人访问过在北极地区或附近的军事设施，在那里可以随时接触到各种演化出冬眠能力的动物。

在这群科学家中，有一位动物学家雷蒙德·J·霍克（Raymond J. Hock），他在康奈尔大学写的博士论文是关于冬眠蝙蝠的新陈代谢率的。20世纪50年代中期，他在费尔班克斯的北极航空医学实验室（Arctic Aeromedical Laboratory）工作。在那里，空军科学家正在努力使美国士兵对寒冷产生抵抗力。（他们做过一个道德上有争议的实验，实验室的工作人员付钱给智利巴塔哥尼亚的几个土著居民，让他们戴上温度传感器和通风的塑料头罩，然后睡在冷死人的帆布帐篷里。）

霍克在费尔班克斯工作期间对熊产生了浓厚的兴趣，他感叹人们目前对动物冬眠期间的新陈代谢变化知之甚少。因此，他鼓起勇气爬进熊的洞穴，把温度计插进它们的直肠，这种做法使他能够评估熊的内部温度在每年的冬眠中下降了多少。

1960年，霍克发表了一篇题为“冬眠在太空旅行中的潜在应用”的论文，首次理性并详细地探讨了刚刚起步的美国太空计划，如何可能受益于他帮助开创的研究。他认为，冬眠是我们可以掌握的能力，主要的障碍在于人类的心脏对快速温度波动的敏感性。他写道：“冬眠动物已经克服了这一难题，部分实验室目前正在研究如何在人类身上克服这种敏感。”

霍克鼓起勇气爬进冬眠的熊的洞穴，将温度计插入它们的直肠，这使他能够评估熊的内部温度在每年的冬眠中下降了多少。

霍克还指出，冬眠有可能减缓衰老。他断言：“一个冬眠动物，由于其每年的总能量支出大大减少，将比相同体型的非冬眠哺乳动物活得更长。如果人类像熊一样，能够保持比正常温度低约7度的内部温度，在此期间的衰老速度应该是正常速度的一半。”

20世纪60年代初，在加州大学洛杉矶分校白山研究中心（White Mountain Research Center）工作时，霍克和他的同事将冬眠的旱獭置于突然的低温中。他们发现，动物的棕色脂肪（人类也拥有的一种组织）会产生热量来应对外界的冲击。霍克的团队认为这是使人类能够在寒冷的冬眠中生存的关键：我们需要释放棕色脂肪的力量，使我们的内部器官在新陈代谢减慢时保持运转。

但霍克在1970年死于一场悲惨的事故。随着冷战接近尾声，冬眠研究的热度也逐渐褪去。五角大楼和NASA提供的资金减少，生物学家们开始认为该领域已经落伍。由于该研究需要收集每年冬眠周期的数据，然后将其与动物的正常活动进行比较，整个流程需要耗时一年，因此研究往往缓慢到让人痛苦。“对于一个年轻的职业科学家来说，这是一场赌博，”巴恩斯说，是他在1992年向德鲁介绍了北极地松鼠，并在2001年至2021年期间担任北极生物学研究所的主任，“在这个方向上你能发的论文数可和其他领域比不了。”

松鼠大脑中的秘密

但是德鲁，这个看起来温柔而内在很有决心的女性，被北极地松鼠深深吸引住了，她以极大的热情投入对冬眠的研究中。她每年夏天都会在阿拉斯加北坡露营，这样她就可以为她的实验室诱捕一堆松鼠（由于食物匮乏，这些动物无法抵抗胡萝卜的诱惑）。她向美国陆军的研究办公室推销自己的想法，即通过在战场上安全快速地冷却严重受伤士兵的身体来挽救他们，从后者身上获得了资金。为了实现这一目标，她需要确定引发北极地松鼠冬眠的化学物质，然后测试这些化学物质是否会对人类产生类似的影响。

1993年成为北极生物学研究所助理教授的德鲁最初假设，γ-氨基丁酸，一种通常被称为GABA的神经递质，是引发松鼠冬眠的主要原因。GABA是诱导睡眠的必需成分，非冬眠动物的新陈代谢通常在睡眠时处于最低位。（人类在打瞌睡时，正常的新陈代谢率会下降15%。）而冬眠本质上只是一种非常深的睡眠形式，一种呼吸作用减弱、食欲得到抑制、废物排出受控的状态。（例如，熊在整个冬眠期间通常不排便。）

但是，当德鲁给她的松鼠服用GABA和一系列相关的化学物质时，没有任何一种能带来稳定、长期的休眠状态。在这种令人沮丧的氛围下，几年的时间悄然而逝：德鲁庆祝了她的40岁生日，指导了几十个研究生和本科生，看着她的女儿成为青少年，而她寻找引发冬眠的关键分子物质的努力大都停滞了。

2005年，德鲁已经研究松鼠十多年了，一个名叫本杰明·沃里克（Benjamin Warlick）的化学专业本科生加入了她的实验室，成为一名助手。他的职责之一是搜索数据库，寻找引发北极地松鼠冬眠的化学物质的新想法。

在他发现的许多论文中，有一篇来自日本福山大学（Fukuyama University）的论文，题为“叙利亚仓鼠冬眠特定阶段的中央调节系统”。虽然正文完全是日语，沃里克不懂这种语言，但简短的摘要是英文的。该段提到，作者通过施用一种阻断仓鼠细胞中A1腺苷受体的药物，将仓鼠从冬眠中唤醒。尽管这与德鲁想要达到的目的正好相反，但沃里克还是为他的老板标记了这篇论文，认为它值得一看。

两年过去了，德鲁才有机会将该文件全文翻译出来。但当她在2007年读到英文版本时，一个想法让她眼前一亮：如果阻断A1腺苷受体能使冬眠的仓鼠兴奋起来，也许在她的松鼠身上激活A1腺苷受体会诱发冬眠。

果然，当她给她的地松鼠服用CHA（一种刺激A1腺苷受体的药物）时，这些动物的体温迅速下降并开始冬眠。然而只有当它们在冬季接受药物时才会发生这种情况，这个迹象表明松鼠的大脑中还发生了一些别的事情，使它们每年能够进入冬眠。尽管如此，德鲁还是受到了足够的鼓舞，开始为《神经科学杂志》（The Journal of Neuroscience）撰写一篇关于该药物在北极地松鼠体内作用机制的论文。

尽管她对CHA在松鼠身上的效果很感兴趣，然而，这种药物有一个重大缺陷：她需要将其直接注射到动物的大脑中。人人皆知的是，如果通过静脉注射，CHA会影响心脏中的A1腺苷受体，使心跳减速，直至完全停止。因此，CHA在人类身上使用时十分受限：将针头扎入某人的大脑是不可取的，特别是在医院以外的地方。

2011年，在为她的《神经科学杂志》论文做最后的润色时，德鲁将她希望写进文章的所有数据做成了一张海报。她把它挂在实验室外面的走廊上，这样每当她走过时就可以回顾这些数字。但是，当她有一天在这些数据表格旁停下来时，令她感到震惊的不是她取得了多少成就，而是有多少知识仍未被她掌握。在巴恩斯第一次将一只冰冷的松鼠放在她手中近二十年后，她还没有设计出一种方法，将她深奥的专业知识转化为她所设想的安全有效的药物。本应是胜利的时刻，却感觉像是一场小小的失败。

然后，在忧郁的情绪中，她突然灵光乍现：如果能将CHA与另一种药物结合起来，阻断其对心脏的影响，但不影响大脑，那会怎样？CHA是所谓的兴奋剂，意味着它能刺激受体，而阻断受体的药物是拮抗剂。她意识到，自己需要的是一种A1腺苷拮抗剂，并且其分子很大，无法穿过可渗透的血脑屏障。

“如果你把身体想象成一张彩色地图，把兴奋剂想象成红色，然后想象红色无处不在，它正在刺激所有的受体，”德鲁解释说，“现在，你不希望它刺激心脏中的受体，你必须阻断这些受体。把拮抗剂想象成蓝色。当你把它放在身体里，它不会进入大脑，所以身体的其他部分是紫色的，但大脑仍然是红色的。”

已经有大量关于A1腺苷受体拮抗剂的文献，所以德鲁有几个很好的候选药物。她最终选择了8-（P-三苯基）茶碱，也叫8-SPT，它与红茶的一种主要成分密切相关。她将其与CHA混合成一种通过腹部注射的合剂。

为了测试这种组合，德鲁随后在大鼠身上进行了一系列实验。她会让老鼠的心脏停止跳动，然后通过心肺复苏使它们苏醒。将大鼠从死亡边缘拉回来后，一部分就用CHA/8-SPT组合使其体温降低，另一部分让它们以正常的速度代谢并痊愈。接受合剂的大鼠比没有接受的大鼠情况好得多。最重要的或许是，接受治疗的大鼠没有因为体内温度调节器被药物大幅调低，而受到任何不良影响。它们没有发抖，因此不必使用任何可能干扰其呼吸的镇静剂。

到2014年，德鲁在对大鼠的实验中取得了出色的成果，因此她申请了她的发明专利：“利用低温疗法治愈组织缺血性损伤的方法和组合物”。申请书中的第一幅插图是一张北极地松鼠蜷缩成标志性冬眠姿势的照片，这是对1992年改变了她人生轨迹的那个时刻的致意。

将冬眠用于火星计划

由于对《2001太空漫步》和《人猿星球》等科幻电影的熟悉，德鲁总是隐约意识到她的工作可能会引起太空探索行业的兴趣。因此，当2015年2月SpaceWorks公司的人向她伸出橄榄枝时，她并不感到非常惊讶。该公司刚刚获得了NASA的第二笔资金，用以推进人类冬眠研究，约翰·布兰福德邀请德鲁成为其公司的首席休眠顾问。

SpaceWorks安排德鲁和梅奥医学中心（Mayo Clinic）的麻醉师马修·库马尔（Matthew Kumar）在猪身上测试CHA/8-SPT合剂。药物稳定而安全地将动物的内部温度降低到32至30摄氏度之间。虽然不如医生在人类身上使用静脉注射液所能达到的温度低，但也接近了。布兰福德在他的实验总结中写道，这种合剂“可以促成一种不需要主动降温并且无需药物镇静来抑制颤抖反应的休眠方案”。

德鲁并不是唯一一位在这个时候将注意力转移到火星方面的冬眠研究者。2017年，一群正在组织为期一天的太空旅行研讨会的学生找到了科罗拉多大学（University of Colorado）的生物学家桑迪·马丁（Sandy Martin）。马丁在自己的职业生涯中一直致力于建造一个包含各种冬眠物种样本的组织库。他们恳请她谈谈她的工作是否可以用来促成人类在长途旅行中的冬眠。

“我从来没有认真想过这个问题，”马丁说，“我的意思是，作为一个冬眠研究者，你的脑海中总是浮现出各种可能的应用，但这从来不是我的研究动机。我的研究动机是，这是一种深刻的演化适应。我是指，对于一种哺乳动物来说，在体温方面具有如此高的可塑性，以及细胞在缺氧和温度波动中生存的能力，所有这些都是具有深远意义的。”

在准备她的演讲时，马丁发现了一篇较早的SpaceWorks论文，该论文主张使用静脉冷却液使前往火星的宇航员处于休眠状态。她把这篇论文转发给了她的女儿，后者是一名急诊科住院医生，由于讨厌的颤抖问题，她认为SpaceWorks的提议十分“荒谬”。

“我想，我们需要做的是弄清楚冬眠动物是如何做到这一点的，因为它们做得如此漂亮，如此自然，不产生任何伤害，”马丁回忆说，“而且它们不需要插气管，也不需要插喂食管。”她和她的女儿开始撰写她们自己的论文，并根据马丁对十三条纹地松鼠（北极地松鼠的近亲）的基因组分析，提出了几个有希望的研究路径。其中之一是进一步研究一种名为TRPM8的受体，它在帮助十三条纹地松鼠冬眠期间进行体温调节方面发挥着关键作用。

2018年3月，NASA邀请德鲁、马丁和其他一些冬眠研究界的知名人士参加在加利福尼亚州山景城举行的为期两天的会议。这次活动被称为该机构有史以来的第一次“太空冬眠研讨会”。在这次会议上，生物学家有机会主张，在得到足够支持的情况下，他们可以帮助人类在未来10到15年内实现某种程度的真正意义上的冬眠。这个时间表完美契合了NASA在21世纪30年代末或40年代初将人类送上火星的计划。

马丁在研讨会上向NASA官员强调，冬眠在哺乳动物中的普遍性表明人类也可以实现冬眠。哺乳动物有三种类型：鸭嘴兽这种产卵的单孔类动物、将未发育的后代装在袋中的有袋类动物，以及人类所属的胎盘类动物，”马丁说，“这三个分支都有冬眠的物种。对此最简洁的解释是，我们的共同祖先都是冬眠动物。”假设是这样，想让我们的物种应对冬眠的生理压力，可能只需要改变我们已经拥有的基因就可以了。

在NASA研讨会结束四个月后，SpaceWorks公布了其人类冬眠项目第二阶段的最终报告。这份长达115页的文件坦率地指出了摆在面前的许多挑战。例如，布兰福德和他的合作者承认，他们对于冬眠将如何影响宇航员的认知能力几乎一无所知。但报告也断言，根据目前的研究速度，NASA最早可以在2026年开始人体身上的冬眠技术测试，如德鲁的药物合剂。从NASA去年下半年启动的投资来看，该机构似乎有意要实现这一目标。

药物合剂或许能解决人类生理难题

NASA不仅开始接受，冬眠是使宇宙飞船更轻的必要条件，该机构还接受了布兰福德的观点，即它可以帮助宇航员克服长途太空旅行中的一些生理难题。例如，前往火星任务的一个巨大的未知数是，人类是否能忍受银河系宇宙射线的蹂躏。一旦航天器超越了地球的保护性磁层（像国际空间站这样的轨道飞行器一直在磁层内），就没有办法来躲避这些致癌粒子，而且科学家还没有找到一种可延展的、重量轻的材料来屏蔽它们。

但是，如果能使人体细胞变得不那么活跃，它们可能会对辐射产生明显的抵抗力。例如，在1972年的一项实验中，科学家发现，在冬眠时受到辐射的地松鼠比完全清醒的同类有更高的存活率。

“这个假说认为，减少细胞中的新陈代谢，那么你也会减少来自辐射的损害。”太空健康转化研究所（Translational Research Institute for Space Health，该研究所是NASA赞助的项目，总部设在贝勒大学医学院）的首席医疗官伊曼纽尔·乌尔基塔（Emmanuel Urquieta）说：“这样你就可以给细胞多一点时间，让它们开始修复辐射暴露带来的影响。”

2021年8月，乌尔基塔的研究所向愿意深入研究人类冬眠科学的研究人员提供了400万美元。其中一位获奖者目前正在研究一个已灭绝的人类物种的化石，该物种可能在大约43万年前的西班牙北部洞穴中冬眠。另一位获奖者正试图确定人类冬眠时的理想温度，该温度不应给人体造成过度生理压力。匹兹堡大学（University of Pittsburgh）急诊医学教授克利夫顿·卡拉威（Clifton Callaway）正在深入研究可能被用于长途太空飞行的假死药物。

与布兰福德一样，卡拉威对人体休眠的早期兴趣也来自对低温疗法的好奇。他不仅一直想用这种技术帮助全面心脏骤停的幸存者，同时也想帮助那些表现出心脏病早期发作迹象的患者。为了使低温疗法成为这类病人的现实选择，卡拉威寻找能够防止颤抖而又不会损害重要器官的药物。就在Covid-19大流行之前，他用右美托咪定获得了一些令人鼓舞的结果，这是一种用于麻醉的温和镇静剂。他回忆说：“它的效果很好，甚至我们说了这样的话，‘天啊，你真的可以在宇航员身上使用这个。’”

单纯使用右美托咪定，在宇宙飞行方面可能没有什么前途，因为它的镇静作用只能持续30分钟，而且必须通过静脉注射。但卡拉威正在人体上进行一系列相关的药物测试，希望能找到一种可以通过药片或贴片来发挥作用的药物。明年，他计划扩大研究范围，评估我们的物种能在多大程度上从长时间的低代谢状态下恢复。

“我们的主项目将招募8到10个人，让他们进入为期五天的休眠状态，”卡拉威说，“我希望他们每天睡20个小时，保持较低的体温，消耗较少的氧气和卡路里，同时制造较少的二氧化碳。而且我们要在他们开始之前和结束之后做一大堆测试，看看有什么后遗症。”

卡拉威还不知道如何让他的测试对象进入休眠，但他很清楚阿拉斯加的凯莉·德鲁实验室的创新。德鲁在2019年拜访过他，让他看到了从冬眠动物身上获取灵感的可能性。“我从研究冬眠的生理学家那里得到的一个教训是，如果我们认为会找到一种单一的药物，让动物或人进入冬眠状态，那就太天真了。”卡拉威说，“我想象在10年内，我们将看到答案可能是我现在正在研究的那一类药物中的一种，结合德鲁博士正在研究的一种，然后再加上其他一些睡眠研究人员正在研究的另一种。最有可能为宇航员提供长距离安全睡眠的便是这样一种药物合剂。”

卡拉威怀疑，当那些宇航员睡觉时，他们是否能够像北极地松鼠那样保持很低的体温，或者有那么低的代谢率。但他指出，熊也是货真价实的冬眠者，它们在睡梦中过冬时，内部温度只降低几度。他说：“在这个十年里，我们可以复制这一点。”

德鲁有时无法相信，63岁的她已经用了近半辈子的时间，来试图确定一只3.5磅重的啮齿动物如何过冬。她认为自己很幸运，能够以如此细致的步调破解难题。她自嘲地笑着告诉我，“工业界的人是绝不会容忍这种情况的。”

但是多亏像德鲁这样的大学研究人员已经解决了冬眠的一些基本奥秘，私营企业也开始注意到它的潜力。当科罗拉多大学的桑迪·马丁前年退休时，她安排将她的冬眠者组织库授权给以前的学生，一个名叫凯蒂·格拉贝克（Katie Grabek）的计算生物学家。格拉贝克随后与人合伙创办了FaunaBio，这是一家硅谷的初创公司，旨在通过发现冬眠动物为什么能在绝大多数人类无法承受的压力事件（尤其是在冷却和重新升温过程中内部器官遭到的突然冲击）中幸存下来，从而改善对心脏和肺部疾病的治疗。

格拉贝克说：“这些动物从冬眠中苏醒时，与心脏病发作的情况非常相似。”FaunaBio希望确定冬眠动物用来预防或修复细胞损伤的分子化合物，以此开发出能够帮助心脏病患者的药物。

但是，如果冬眠真的成为人类的一个现实选择，即使是我们这些身体不错的人也会发现它很有诱惑力。冬眠似乎为实现某些超人类主义的梦想提供了一个迂回的途径，比如说延长生命——只要你不只是想延长有意识的生命。正如雷蒙德·J·霍克在1960年指出的那样，冬眠似乎真的提供了一个青春之泉。例如，今年早些时候，加州大学洛杉矶分校的一个团队发现，每年有三分之二的时间处于冬眠状态的黄腹旱獭的遗传物质，相较根据其实际年龄而预测的情况要更加强大。研究人员在《自然》杂志上写道：“那些使个体成功进入冬眠的分子和生理反应可能会防止衰老。”

冬眠也可能变成唯一可以实现的时间旅行的古怪方式。在1850年的一篇讽刺故事（《同木乃伊的对话》）中，埃德加·爱伦·坡认为古埃及的木乃伊就是这样一种技术。当故事的主人公意外地唤醒一具木乃伊时，被唤醒的埃及人解释说，在他的文明里，历史学家有时会“分段”生活。他们会休眠几百年，然后醒来纠正关于他们那个时代的历史记录。这是一种“防止我们的历史退化为无稽之谈”的方法。当然，在今天没有人热衷于开发一种可以诱发几个世纪的冬眠的药物。但是，一个可以让人跳过几个月或更长时间的生物快进按钮可能有它的用途——至少某种冒险家会想试试。

就我自己而言，我发现冬眠最诱人的地方是它有可能为我提供一个短暂的假期，让我远离自己思想的持续喧嚣。在一个令人疲惫的，充满过度刺激、焦虑和恐惧的时代，我发现自己想知道“断电”一个星期或两个星期会是什么样子。在《2001太空漫游》的小说中，阿瑟·克拉克笔下的一个主角渴望在沉睡中获得精神上的解放：“有时，作为‘发现号’的船长，鲍曼羡慕他的三个在冬眠仓中不省人事的同事。他们摆脱了所有的无聊和责任。”

话说回来，冬眠者的脆弱性是科幻小说中的永恒话题。在《2001太空漫游》中，三位在冬眠舱中的宇航员被他们飞船的智能操作系统HAL 9000毫不留情地杀害。无数其他科幻作品则关注有关长期冬眠者的另一方面：在醒来后，面对休眠过程中已经变得混乱不堪的世界，他们所遭到的冲击以及经历的社会混乱。即使我们为了完成一项有价值的工作（如到达火星）只休眠几个月，重新进入意识，也必然是一件复杂的事情。北极地松鼠在体温恢复后的几个小时内就能回到原来的状态。但如果它们有幸被赋予了人类的自我意识，情况可能就是另外一种样子了。

后记

Andrew：如果你想通过人物传记的形式去了解自然科学研究的过程，但是又不想读厚厚的一大本书，这篇文章非常适合你。这篇文字会让你对科学研究产生激情，但它也会恰如其分地给你泼泼冷水，让你知道科研不是过家家。从事科研，你可能会穷困潦倒，可能会屡战屡败，可能要花上几十年“逮耗子”，也可能要冒着生命危险大冬天去捅狗熊的屁屁。

安静虫：作为普通大众的一员，人类冬眠的概念在我看来确实是天方夜谭。这听上去就是一个巨大的系统工程，涉及心跳、呼吸、营养代谢等等。从本文描述的现状来看，也很难说是黎明前。但科学家的毅力真的鼓舞人。我们只能一步一个脚印走。幸运的是，在对冬眠的探索中，科学家更加明确了一些先进疗法的方向。探索总是有其意义的。

参考文献

1. https://www.wired.com/tag/space/

2. https://www.wired.com/tag/neuroscience/

3. https://www.wired.com/tag/nasa/

4. https://www.wired.com/tag/spacex/

5. https://www.wired.com/tag/mars/

原文：https://www.wired.com/story/mars-hiberators-guide-to-the-galaxy/

本文来自微信公众号：神经现实（ID：neureality），作者：BRENDAN KOERNER，译者：Andrew，审校：安静虫，编辑：eggriel