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人体冷冻

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1、基本解释

基本解释

  人体冷冻 - 概述

  

(图)人体冷冻

  人体冷冻是一门新兴的科学,主要研究体温对寿命的影响。降低体温的实验已经取得了良好效果。如果将人的体温降低两度,那么一个人便可以多活120到150年。果真如此,人类就能像《圣经》里说的那样,活到700甚至800岁。但是,实验刚刚开始,所以现在向世人宣称我们已征服了死亡还为时尚早。

  人体冷冻 - 发展面

  

(图)人体冷冻

  科学家们经常谈论人体冷冻术,设想将人体冰冻起来,再让他在未来某个时候苏醒。这种想法已经广泛被科幻小说所采用,但现在它有可能变为现实。人体冷冻可以被视为葬礼的一个变种。在美国,富人可以选择被埋在地里或被冻起来直到人类发明了重生的技术。但在自然死亡前被冰冻起来会怎样呢?冰晶体不会损坏细胞,它们只是将其一分为二。你现在不可能让冰箱里的鱼再活过来,但它也不会变成其他的东西,因为它只是被简单地冻了起来。当然,让细胞不死,科学家们还需要创造更多的条件。

  为了研究人体冷冻,科学家们需要建一些特殊用途的“农场”,里面安上生产液态氮的装置。人体冷冻这项服务对大多数人来说或许是很经济的:冷冻一个人体的价格大约为2000美元。经过这样处理的人实际上便停止了死亡。这种想法在20年后也许真的会变成现实。人体冷冻术也面临着道德方面的问题。一个经冷冻处理的人能适应100或200年后的全新生活吗?这不排除一个“复活”的人会对新生活感到绝望、发疯的可能性。在不朽人群出现之前,人们的确需要先考虑好这些问题。当太阳的直射点逐渐移往南半球时,冬天的足步就开始向我们走来,生活在地球最寒冷区域之一的北极熊也即将展开它漫长的冬眠。动物在冬眠的时候,体内的物质代谢过程减缓,几乎不需要补充外界的食物,就可安然度过漫长寒冷的冬季。这些观察很自然地激发了科幻小说作家的想象,当宇宙冒险的题材为读者所追捧的时候,冬眠机几乎是所有宇宙飞船上的标准配置。1968年,库布里克导演的几乎没有台词的著名影片《2001太空奥德赛》中就有它们的身影。抛开科幻题材不论,低温甚至超低温下的世界一直吸引着物理学家和生物学家的极大兴趣。许多物质在低温、超低温下会发生一些非常有趣奇妙的变化,比如透明的空气在- 190℃ 下会变成浅蓝色的液体,液态氦变成超流体,而许多金属和化合物的电阻则会完全消失转变成超导体。2001早已经过去了,目前载人飞船最远只到过月球。而人体冷冻复苏技术依然如数十年前一样属于科幻题材,究竟是什么在阻碍着这一梦想成为现实?

  人体冷冻 - 危险面

  

(图)人体冷冻设备

  人体冷冻设备

  生命世界基本上属于一个化学世界,而化学反应的速度总是随着温度的下降而减缓,并最终停止。常见的由微生物所引起的食物腐败就是一个典型的化学反应,这样的化学反应可以被低温延迟。很早以前,人们就知道储存冬天的冰块,以便在夏季用来长期保存食物,而冰箱的发明则将从前贵族才能享受的生活普及给了大众。所以,从理论上说,生命的进程应该也可以随着温度的下降逐渐减缓并最终定格,然后再随着温度的回升而再次复苏。

  的确,人们在自然界中观察到一些生物具有惊人的抗冻能力,它们能保持在“暂停”状态等待温度的回升。梨树在-20~-33℃、苹果树在-46℃ 的低温下休眠一冬之后,仍能春暖花开传宗结果。而某些温带海域,冬季夜晚的温度可以下降到-20~-30℃,海滩上遍布的软体动物如贻贝、牡蛎等径直化为冰雕,但当潮水回涨,它们仿佛睡美人般再次苏醒。但更多的动物和植物则对低温十分敏感,它们的生命在寒风中飘逝,再也没有醒来的机会。数十年来,许多生物学家致力于探索低温对生命造成威胁的根本缘由,通过研究抗冻生物所具有的抗冻物质的保护作用以及对细胞的冷冻实验,目前有两大相互补充的理论可以对此作出基本解释:低温导致的化学损伤以及冰晶伤害。

  化学损伤的原因很多,但最基本的来自于氧气及其衍生物的强大破坏能力,构建生命体的大多数物质都会因氧化而丧失功能。当地球上诞生了第一种能利用阳光、水和二氧化碳制造葡萄糖的生命形式后,氧作为此过程的副产物被释放到大气中,伴随着氧气浓度的逐渐升高,当时的大多数生命体,被无情的氧化作用淘汰出局,这即是古生物学家认定的第一次生物大灭绝。今天,氧不被称为毒气而是生命之息,是因为,在亿万年前,一种微生物“学会”了驾驭氧,利用它强大的氧化能力,分解有机分子借此获得大量能量。因为我们还不太清楚的原因,这种微生物放弃了独立的生活方式,演化成原始真核细胞中的线粒体。正是由于,快速大量的能量供应使得多细胞的生命形式成为可能,而我们正是原始真核细胞的后代子孙。然而,无论氧气多么的重要,也不能掩盖它氧化分解摧毁生命分子的本质。尤其在细胞主动利用氧的情况下,会有生成大量比分子氧更加活泼的自由基。在正常情况下,细胞利用一系列的酶,直接或间接的对抗氧及其自由基所带来的损伤。但随着温度的下降,虽然破坏的速度也随之下降,但因酶的催化才加速的对抗能力,现在随着酶的活性剧烈下降,而急剧降低,本来平衡的化学反应最终倒向了破坏的一方。从根本上而言,生命作为一种有序结构,本来就是一种钢丝上的舞蹈,平衡如果崩解,生命自然就此终结。当然平衡的崩溃速度,对不同的生命形式而言,差异很大,许多植物的种子只需零度左右的低温,就可显著延长储存期,同时不会受到明显的化学伤害。但要长时间储存动物细胞,需要低得多的温度。

  至于冰晶伤害,和水的性质有关,水是一种少见的在结晶固化后,体积不减反增的物质,这是冰块可以漂浮在水面上的原因。而因冰冻暴裂的水管,可以让你直观地想象到细胞冻结暴裂的场景。除此之外,冰晶的刚性结构,会将其他物质排斥在外,导致尚未冻结的液体中溶质的浓度大幅上升,过高的盐浓度以及有害物质可直接损伤细胞。

  人体冷冻 - 研究面

  

(图)人体冷冻试验

  人体冷冻试验

  从基本的物理和化学规律,可以推导出长时间储存动物细胞,通常需要-120℃,当然-196℃更好,在这样的温度下,一切化学进程都几乎完全停滞,除非储存时间以地质时间为标尺,此时惟一的伤害来自于高能射线的,但这通常需要数百年的时间才会具有真正的威胁。数十年的研究,科学家发现,冻结和复苏动物细胞时,存在一个明显的危险温区,0~-60℃,损伤主要发生在这个温区。如何度过这个危险温区安全抵达-120℃,就是研究的重点,先让我们看看在冻结动物细胞时,可能发生的事情。

  细胞的冻结,通常是从-5℃开始,这是因为细胞内外的液体都是盐溶液。当细胞内外的液体进入过冷态后,细胞外液率先结冰,这些冰基本上由不含盐分的水构成。如果降温过快,这些冰就可能突破细胞膜进入细胞,或者细胞内液也迅速开始结冰,这些快速生长的冰晶几乎一定会导致细胞膜发生严重损伤,复苏的希望就此终结。那么抗寒生物的能力从何而来?答案是甘油类抗冻物质的合成。甘油溶液的冰点很低,当细胞外液开始结冰后,胞内液的温度还在冰点之上。而伴随着结冰的过程,外液的盐浓度开始上升,在渗透作用的影响下,细胞开始脱水,速度因细胞膜等因素的不同而有所差异。细胞体积收缩,一方面可以规避胞外的冰晶,一方面还可进一步降低胞内的冰点。所以,这些抗冻生物的细胞在自然环境的低温下,大多并没有被真正冰冻,这就有效了防止了冰晶的损伤。而这些抗冻物质的存在,还可防止细胞过度脱水收缩带来的损伤,同时使得有害物质的浓度不会上升得太高,减缓了可能的化学伤害。

  但要想在数年甚至更长的时间内保存细胞,零下数十度的温度是太高了,不冻结住胞内的液体,化学损伤就无法真正避免。而冻结胞内液体的时机选择就是关键中的关键,如果一直低速降温,那么细胞就可能过度收缩,同时高浓度的胞内溶液将直接损伤细胞。所以,我们需要当细胞收缩恰到好处之时,急速降温冻结住胞内液体。而目前的研究显示,不同的细胞,安全冻结的降温以及复苏的过程差异很大。这就是为什么,直到今天为止,器官移植中“浪费”现象非常严重,一个器官由太多不同类型的细胞构成,要长时间的安全冻存,今天的科技还无法做到。当然对低温生物学的研究,已经大幅度地延长了器官的保存时间,比如肾脏,从前离体后,必须在6小时内移植,而现在通过低温抗冻液体灌流术,已经可以延长到72小时,但这点时间依然太短。许多志愿捐献的器官,在突发事件发生后,根本来不及移植给任何人,就彻底地死亡。这是不是意味着,类似冬眠机这样的东西永远都只能属于科学幻想呢?近年来,低温生物学的新发现,也许可以帮助我们开辟另一条安全冻结之路。

  人体冷冻 - 试验面

  

(图)人体冷冻

  液体转变成固体有两种方式,一是经过相变,以晶体方式的不连续地固化,而玻璃态固化过程中不经历相变,液体连续地被固化。其结果是玻璃化态下的固体,依然具有流动性,也就是说你可以认为常温下的玻璃是一种奇特的液体,但是它的粘滞度比普通液体高得多,要想观察到它的流动现象,需要等待百年的时光。如果水在常压下以每秒100万度的速度冷却,就可以形成低密度无定形冰,也即是玻璃化的冰。这种形态的冰最初是在彗星中发现的,低密度无定形冰可能是宇宙制造有机分子的“实验室”,虽然时间以十万年为单位,这些分子很有可能参与了生命的起源过程。在地球上,1985年,人们在实验室制造出了无定形冰,这是在研究真空中缓慢沉积的水蒸气的行为时偶然实现的。近年来超低温生物学家发现,凡是成功的超低温保存,细胞内的溶液均以玻璃态的形式被固化,亦即在胞内不会出现晶态的冰。

  当前的研究热点在于,如何实现超快速冷冻,可以让细胞直接进入玻璃化状态,寻找新型玻璃化溶液,以便让组织、器官甚至完整的生物体比如人,进入玻璃化状态。去年六月一则科学新闻让我们看到一点希望,芬兰赫尔辛基大学的阿纳托利?博葛丹博士,在研究低密度无定形冰时,发现水可以被缓慢地过度冷却为玻璃状,同时缓慢的升温也可避免结晶的形成。这个发现如果能反复再现的话,无疑将极大地促进超低温生物保存技术的发展,毕竟超快速降温以及寻找特别的玻璃化溶液都均非易事。无论如何,“冬眠术”比超光速要现实许多。浩瀚的宇宙在召唤着我们,但这一切都仰赖冬眠术从幻想成为现实。虽然目前的技术还无法做到长时间安全的冷冻和复苏完整的器官,但早在1962年,就有人开始试图将科幻引入现实。在最知名的“阿尔科生命延续基金会”的网站的首页上,你会看到醒目的一行大字,“这是你最后的机会”!

  人类第一例,冷冻后冷藏以待将来复活的人,是一位物理学家,詹姆士?贝德福德,他于1967年1月12日,死于肺癌,生前曾捐献20万美元,建立洛杉矶市第一个人体冷冻实验室。目前大约已有上百人处于这种冷藏状态,如果说贝德福德冷藏自己的遗体以待未来的乐观态度值得赞赏。在中国,我们不能不提到郑奎飞,他提出了“人体冷冻复活理论”,并声称自己的人体冷冻复活计划是继曼哈顿、阿波罗、人类基因组之后的世界第四大科学计划。但大部分专家还是坚持人体冷冻复活是一种科学幻想,现在能低温保存的只有血液、细胞,甚至连人体细胞的低温保存都是非常困难的,更不用说是独立的生命个体,器官一旦冷冻,能继续使用的可能性非常小。美国人体冷冻研究所虽然对几十个人体进行试验,但至今也没有活过来的例子。

  因此,鼓吹冷藏以待未来解决一切问题的做法,是否合适,那就真是见仁见智的一件事。很有可能,那些“暂时睡着”的人的大脑,早已在冷冻降温的过程中就被彻底损伤。而冷冻人相关组织更宏伟的广告是永生,鼓吹在暂停状态中等到人类获得永生能力的那一天。也许,真应了克拉克的一句名言,过于高深的科技无异于魔法,但科学终究不是魔法。科学并非无所不能,恰恰相反,科学限定了许多事就是不能,比如美妙的永动机!最后的机会,究竟是谁的机会,也许是个值得思量的问题。”

  人体冷冻 - 相关新闻

  

(图)人体冷冻

  在美国底特律市东北部工业区内,有一幢外表毫不起眼的建筑物,它就是人体冷冻研究所的冷冻库,也是四十七名病人等待复活的地方。这批临床学上的死者,躯体装在大型玻璃纤维低温恒温器中,保存在-196℃的液态氮里。只有在如此低温的环境下,躯体才免遭微生物活动的破坏,才能等到期望中的一天到来———未来科学家用先进得难以想象的技术,把他们复活过来。 二十世纪六十年代人体冷冻学的概念在科学界冒起之际,人们大多半信半疑。自此,医学科技极速发展,一日万里,电脑技术和电子仪器争分夺秒地推陈出新,人体冷冻学者雀跃不已。他们各自努力钻研,定期聚会检讨。上次第五届无极生命会议,于去年十一月十五日在芝加哥举行,探讨生物技术如何减缓衰老,如何克隆器官让人类延长寿命,如何让纳米机器人进入人体修补受损细胞……。

  把人体冷冻学推向主流科学的,是人体冷冻研究所主席罗伯特·埃廷格。1964年,密执安州物理学教师,埃廷格的著作《长生不死的前景》,令读者大开眼界。1976年埃廷格创办人体冷冻研究所,把概念付诸实践。今天,研究所内的四十七名病人,其中两具分别是埃廷格的母亲及第一任妻子艾莲。 跟人体冷冻研究所规模不相上下的,是亚利桑纳州拥有三十年历史的ALCOR。两个机构都属非营利性质,收入大部分用在更新设备、开发新临床技术,以及冷冻学研究上。在ALCOR,整体保存费用是十二万美元,另加合同费和三百九十八美元年费;人体冷冻研究所的躯体保存服务,索价二万八千美元。据称人体冷冻研究所有自置物业,成本因而较低。

  两机构都乐意兼做四脚宠物的生意,ALCOR还多加一项服务———保存人类首级。其理论根据是:科学家终有一天能再造所有人体组织,唯脑部组织除外。保存首级费用为五万美元,据称他日复活时,病人就可以保存自己的性情品格,但体形不包。 埃廷格并没有考虑增加保存头颅服务。亲人刚逝世,就叫家属把死者头颅砍下,实难以启齿吧。时间是冷冻程序成败的关键。一般来说,人体冷冻机构均设有应急小组,专门飞赴垂死会员的病榻旁,陪侍在侧,以便进行准备工序。当会员心脏停止跳动、医生宣布法定死亡后,这位会员便成为冷冻机构的病人了。这时应急小组会把躯体放入冰水中,并借助心肺复苏机人为地恢复病人的血液循环和呼吸,接着还需借助特殊药物和多项小手术,防止大脑缺氧受损。

  人体冷冻 - 科学家质疑该技术纯属骗钱

  一些曾在苏联低温生物学研究学会工作过的科学家们对冷冻死者遗体和脑袋,可以盼望将来“复活”的说法嗤之以鼻,并指责这种行为是一种“专骗死人钱”的诈骗行为。低温生物学研究专家格里申科说:“即使是将一个活着的健康的人冷冻起来,那么当你再为他解冻后,他也不可能再活下来。”克里奥鲁斯公司老板辩解称,他们并没有给予顾客任何将来可以“复活”的担保。但他们的服务可以给一些惧怕死亡的人或死者的悲痛亲属提供某种心理安慰。人体冷冻复活术最早出现在科幻小说中。1931年,美国《奇异》杂志发表的一篇故事写到,一个叫詹姆斯的人去世后,遗体被发射到太空中,在那里,寒冷和真空使其遗体无限期保存下来。几百万年后,人类早已灭绝,某种外星机械民族发现了这具冷冻的尸体。他们把詹姆斯的头颅复活后移植到一个机械人身上,后来,詹姆斯便长生不死了。被称为“人体冷冻学之父”的罗伯特·埃廷格看到这篇小说后在1962年写出《不朽的前景》一书。他在书中列举了大量事实,证明了冷冻复活的可能。比如,许多昆虫和低等生物冬天都冻僵起来,春天又自动复活。从上世纪60年代起,一门崭新的生物技术——低温生物技术逐渐形成和发展,就是使生物细胞和组织通过迅速降温达到超低温,从而得到长期保存。而且现在美国也出现了大大小小的人体冷冻机构,许多人选择死后被冷冻起来,期待有朝一日医疗技术进步后重新复活,但目前尚没有一例复活成功。

  人体冷冻 - 伦理问题

  就算有了复活技术,人体冷冻仍然面临道德难题。比如当冷冻人解冻后,发现子孙比自己年龄还大,将如何面对?如果只留首级,复制的那个“躯体”还是原来那个人吗?而唯一能确认的是,如果冰冻人相对完好地保存数百年,对于那个时代的科学家来说,将具有科研意义,冷冻人的某些组织和器官还可能在未来被用于移植。来自英国的一则新闻:英国一家医院为一个年仅一个月的婴儿萨玛实施了心脏手术,为确保手术时间,“他们将萨玛‘冰冻’起来,让她在低温下‘冻死’23分钟。”术后5个月,患儿完全康复。从专业眼光看,“冷冻手术”并非新兴技术,早在现代心脏外科最初的探索阶段就已出现。不过真正的“冷冻人”确实存在。加州大学心理学教授贝德福德博士就是第一个吃螃蟹的人。1967年1月12日,他因肾癌肺转移去世,几小时后,其遗体就被当时的加州人体冷冻协会会长纳尔森等人冷冻。如今,贝德福德依旧被贮存在“阿尔科生命延续基金会”——目前世界最大的提供人体冷冻服务的机构,等待有朝一日复活。想用冷冻遗体的方法逃脱死亡的人不止贝德福德。迄今,约有200人被冻成“冰棍”,另有千余活人签署了冷冻协议。

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