馬迪

不管是科幻小說(shuō)家還是美國(guó)和歐洲的航天局官方都認(rèn)為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。

2003年，美國(guó)航空航天局的幾位專(zhuān)家發(fā)表了一篇有趣的概念性研究論文，主題是人類(lèi)未來(lái)對(duì)外太陽(yáng)系的探索。項(xiàng)目詳細(xì)規(guī)劃了未來(lái)人類(lèi)要如何“沖出太陽(yáng)系”，并將戰(zhàn)略中繼目標(biāo)定為圍繞木星運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆衛(wèi)星，即木衛(wèi)四，認(rèn)為那里位置絕佳，可以建立基地，為更遠(yuǎn)的探索提供燃料支持。論文腦洞大開(kāi)，還預(yù)言了人類(lèi)將在2045年（或更晚的時(shí)候），首次派6名宇航員飛往木衛(wèi)四。而這一去，光是飛行時(shí)間就長(zhǎng)達(dá)5年之久。

宇航員為什么必須休眠？

論文中沒(méi)有提到宇航員將如何生活，但我們也不難想象：躺進(jìn)休眠艙，設(shè)定好時(shí)間，一覺(jué)醒來(lái)，木衛(wèi)四就在不遠(yuǎn)的前方……為什么休眠會(huì)成為未來(lái)星際航行必備的關(guān)鍵技術(shù)？

首先，遠(yuǎn)離地球熟悉的環(huán)境，長(zhǎng)年累月只能在狹小的飛船里生活，這對(duì)任何人來(lái)說(shuō)都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，特別是精神層面上。如果可以通過(guò)“低溫休眠”的方式睡過(guò)去，避免長(zhǎng)期的思鄉(xiāng)之苦，減輕心理壓力，還可以保持身體的年輕狀態(tài)，這樣的誘惑恐怕沒(méi)人能拒絕。

其次，太空中沒(méi)有資源補(bǔ)給，宇航員的飲食都需要從地球帶過(guò)去，長(zhǎng)距離飛行如何攜帶、保存食物？如何降低隨之而來(lái)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(shí)間里不需要進(jìn)食或飲水，甚至不會(huì)產(chǎn)生很多生理廢物。有研究估算，僅這一項(xiàng)，航天器的質(zhì)量就可以減少1/3。

休眠的第三個(gè)好處是有利于宇航員本人的健康。宇宙中充滿(mǎn)了各種各樣的射線，在地球上時(shí)，地球強(qiáng)大的磁場(chǎng)能夠保護(hù)我們不受輻射攻擊，但身處太空環(huán)境的宇航員則失去了這種保護(hù)，唯一的應(yīng)對(duì)方法就是加強(qiáng)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(shuō)家還是美國(guó)和歐洲的航天局官方都認(rèn)為“可控的冬眠是載人太空飛行中一種改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。

人類(lèi)為什么不冬眠？

歷史上，農(nóng)民、獵人和博物學(xué)家都觀察到了動(dòng)物冬眠的現(xiàn)象，比如18世紀(jì)的歐洲流傳一個(gè)故事：從秋天開(kāi)始，野外的土撥鼠數(shù)量就會(huì)不斷減少、消失，在春天又會(huì)重新出現(xiàn)。故事推測(cè)，土撥鼠在消失的這幾個(gè)月中，都進(jìn)入了昏睡狀態(tài)。1865年法國(guó)生理學(xué)家克勞德·伯爾納描述了動(dòng)物冬眠的幾個(gè)基本特征，拉開(kāi)了對(duì)動(dòng)物冬眠的研究序幕。

冬眠的動(dòng)物種類(lèi)雖不同，但都有類(lèi)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(dòng)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(dá)到-2℃。冬眠的動(dòng)物如熊或土撥鼠，要么進(jìn)入完全冬眠狀態(tài)，有效地長(zhǎng)時(shí)間睡眠，要么進(jìn)入一種周期性睡眠，在冬季會(huì)多次醒來(lái)。甚至蛇之類(lèi)的冷血?jiǎng)游铮坏珪?huì)冬眠，還會(huì)在夏天高溫的時(shí)候進(jìn)行“夏眠”，隨心所欲地進(jìn)入“待機(jī)狀態(tài)”。

這種機(jī)體自主抑制能量消耗的非活動(dòng)狀態(tài)，是動(dòng)物在遇到不利環(huán)境時(shí)的應(yīng)對(duì)策略，是適應(yīng)環(huán)境的最生動(dòng)的實(shí)例，但是人類(lèi)卻并不擁有這個(gè)本領(lǐng)。我們進(jìn)化學(xué)上的祖先生活在亞熱帶和熱帶，完全沒(méi)有冬眠的需要，在過(guò)去大約10萬(wàn)年里才遷移到溫帶和靠近北極的寒冷地區(qū)，這點(diǎn)時(shí)間根本不夠進(jìn)化出冬眠所需的代謝適應(yīng)能力。

體溫的開(kāi)關(guān)在哪里？

冬眠的奧秘，很多人認(rèn)為，應(yīng)從體溫研究起。我們可以控制動(dòng)物的體溫升降嗎？

早在19、20世紀(jì)，人們就認(rèn)識(shí)到下丘腦是體溫調(diào)節(jié)的中樞，然而傳統(tǒng)電極實(shí)驗(yàn)的方法無(wú)法精準(zhǔn)地找出具體的神經(jīng)元，最終還是靠遺傳生物學(xué)的方法標(biāo)記出了大腦中的“體溫開(kāi)關(guān)”。

研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將新生小鼠下丘腦中的神經(jīng)元挑出來(lái)進(jìn)行單細(xì)胞培養(yǎng)，再給它們熱刺激，觀察這些神經(jīng)元對(duì)熱的反應(yīng)，終于發(fā)現(xiàn)了表達(dá)TRPM2 基因的神經(jīng)元對(duì)熱很敏感。隨后，實(shí)驗(yàn)人員給小鼠的大腦注射了特定藥物和蛋白質(zhì)去激活TRPM2神經(jīng)元，成功觀察到小鼠體溫在2小時(shí)內(nèi)從37℃降到了27℃。十幾個(gè)小時(shí)后，隨著藥物的代謝，小鼠的體溫又回歸到正常水平，并沒(méi)有明顯的健康損傷。這說(shuō)明被激活的TRPM2神經(jīng)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(dǎo)性降低體溫僅僅是冬眠研究的一小步，擺在人類(lèi)面前的問(wèn)題還有很多。《三體》作者劉慈欣將冬眠技術(shù)稱(chēng)為“人類(lèi)在時(shí)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(lèi)能活多久，后者決定人類(lèi)能走多遠(yuǎn)。