长时间的太空旅行会严重损害人体健康。太空环境会使人类暴露于高强度辐射之下,长期处于微重力状态还可能损伤肌肉、骨骼、眼睛等多个器官系统。在狭小空间内生活数月甚至数年,也可能对宇航员的心理健康造成严重影响。
解决这些问题的关键,或许在于一种已有约2.5亿年历史的生存策略——冬眠。哺乳动物、鸟类、鱼类及其他动物能够通过让身体近乎“离线”,在资源极度匮乏的环境中生存。据报道,科学家正研究如何复制动物长期不吃不喝仍能生存的能力,希望为人类深空旅行找到突破口。
数月不吃不喝、心跳几乎停摆,
冬眠动物为何仍能“满血复活”
进入冬眠后,动物会将新陈代谢及多项生理活动降至极低水平,长时间不进食、不饮水,也几乎不活动。它们的饥渴感受到抑制,同时能够承受极低体温和长时间缺乏运动带来的影响。
动物研究显示,冬眠可能增强机体对辐射的耐受能力,并帮助部分动物在数月不活动的情况下维持骨量和肌肉。
欧洲航天局的任务评估还认为,如果未来能够让宇航员安全进入低代谢状态,便可能减少旅途中所需的食物、饮水和氧气,降低飞船载荷,同时减轻长期身处狭小空间带来的心理压力。
▲科学家正在研究如何安全诱导人体进入类似冬眠的“人工蛰伏”状态(资料图片)
不过,人类并非天生会冬眠的动物。与部分松鼠、熊、蝙蝠等物种不同,人类并未进化出在资源匮乏时大幅降低新陈代谢的能力。为突破这一限制,全球越来越多的科学家正研究如何安全诱导人体进入类似冬眠的“人工蛰伏”状态。
这些研究人员中,部分获得了欧洲航天局和美国国家航空航天局的资助。他们试图弄清冬眠动物如何让身体进入近乎“关闭”的状态,又如何重新“启动”,并在数月不进食、不饮水和不活动的情况下避免受到严重伤害。
辐射是长距离太空飞行面临的主要风险之一。地球大气层能够阻挡大部分高能粒子,但太空中缺乏这种保护,现有技术也难以为宇航员提供全面屏蔽。
▲在山洞里冬眠的熊(图据图虫创意)
研究发现,动物进入冬眠后,新陈代谢和耗氧量会大幅下降,DNA结构变得更加紧密,机体的DNA修复机制也会增强,这些变化可能有助于减少辐射损伤。不过,这种保护作用尚未在人体或微重力环境中得到验证。
科学家还在研究冬眠动物如何长时间不喝水。耶鲁大学研究人员发现,一些地松鼠冬眠期间可长达数月不饮水,其大脑中负责调节口渴感的区域会发生变化。类似脑区同样存在于人体内,为未来调控人类饥渴感和代谢状态提供了研究方向。
超声波、药物齐上阵,
“人工冬眠”最难的不是睡着,而是醒来
近年来,科学家已尝试通过药物、超声波等方式诱导动物或人体进入低代谢状态,相关研究正逐步从动物实验走向人体测试。不过,目前的效果与真正冬眠仍有较大差距,距离应用于深空旅行还有很长的路。
人工蛰伏技术的用途也可能不限于太空旅行。科学家正探索利用冬眠相关机制延长移植器官的保存时间,并为心脏病、中风、脑损伤及神经退行性疾病等寻找新的治疗方法。
▲星际穿越,高科技飞船中的低温睡眠舱(图据图虫创意)
不过,人工蛰伏距离实际应用仍有很长距离。科学家表示,目前对如何诱导动物进入蛰伏状态已有一定了解,但如何让人体在长时间低代谢后安全、可控地恢复,仍是最大的技术难题。
不同专家对这项技术的时间表判断不一。较为乐观的研究人员认为,人类人工蛰伏可能在未来十至十五年内实现,而多数专家认为,真正用于医疗或深空旅行可能还需要数十年。
红星新闻记者 杨诗柔
编辑 罗天 审核 高升祥