三体中超膜是什么(《三体》诚不欺我!人类真的可以脱水再复活,秘密来自水熊虫)
更新时间:2022-09-15 09:50:03在刘慈欣的著作《三体》中,他介绍了三体世界中生物度过恶劣环境的一种生存方式——脱水。通过脱水把自己的身体压缩成一个薄片,并停止新陈代谢,从而避免被恶劣环境伤害。当恶劣气候过去之后,只要把身体泡在水中,就能“复活”。
(图片说明:刘慈欣笔下的三体世界)
说实话,第一次看到这里的时候,我觉得这个设计太扯淡了,简直是匪夷所思。不过,现在看来,这件事非但不会过于离谱,而且还有可能成真。或者说,这个构思可能本来就来自于现实生活。有些生物,早已经开发出了这样的生存技能,比如水熊虫。
“与天地同寿”的生物
毫无疑问,水熊虫是世界上生命力最顽强的生物之一。水熊虫属于缓步动物,自从18世纪被发现以来,就一直以其惊人的生存能力吸引着人类的关注。用“无所不能”四个字来形容水熊虫的生存能力,一点都不算过分,不信就来看看科学家们的这些发现:
(图片说明:水熊虫)
- 生活范围极广,上至喜马拉雅山脉,下到深海海沟,热如亚马逊雨林,冷如南极冰川,都能看到这种生物;
- 在-200℃的环境下可以生存若干天,181℃高温下仍然可以生存2分钟以上;
- 在15%盐溶液中也不会死亡,会在9秒钟内进入“小桶状态(Cask Phase)”维持生命;
- 即使是强大的宇宙射线、真空的环境、超过马里亚纳海沟6倍的恐怖气压环境下,水熊虫仍然不会死亡;
- 在没有食物的情况下能生存30年以上,脱水情况下仍能在5年时间内存活;
- 在科学家的心中,它们是最有可能在小行星撞击、超级火山爆发等恐怖灾难中幸存的生物。
这里我们要说明一下:在这些恐怖的极端环境下,它们并不能像正常一样活动,而是进入了隐生态,保持着不死的状态,但是什么也做不了。但是,当环境条件合适,它们就能复活,和小说中的三体人是一样的。
那么,水熊虫这种恐怖的生存能力,到底从何而来呢?
不死之身——小桶状态
你可能已经注意到了,我们在形容水熊虫的生命力时,提到过一个专业名词——小桶状态。
所谓的小桶状态,生物学上又叫隐生,和三体人的原理差不多,同样是通过身体内部的调整来勉强度过恶劣的环境。这就相当于你玩王者荣耀时对面敌人太多,只能躲在泉水里等它们离开一样——当然,没准家被推了也就game over了。
水熊虫在进入小桶状态的时候,身体会缩小,就像蜷缩在桶里一样,因而得名。在这种情况下,它们体内的新陈代谢速度会降低到正常速度的0.01%,几乎相当于完全停止,因而完全不必担心缺水、缺食物等因素导致的死亡。一旦周围环境恢复正常,水熊虫就可以脱离小桶状态,继续愉快地活下去。
很长时间以来,人类一直在寻找水熊虫能够进入小桶状态的秘密。最终,他们发现了这个bug一般的技能的根源——海藻糖(seaweed sugar),其分子式如下:
海藻糖是一种凝胶状的介质,是一种典型应激代谢物,可以在高温、低温、高渗透压或者极其干燥等环境下保存细胞器、细胞膜和DNA。
实际上,这种bug一样的化学物质我们并不陌生,有些零食就利用海藻糖防止氧化、变质。另外如医药、精细化工、化妆品、农业等很多领域,都有海藻糖的应用。
缓步动物正是利用海藻糖这种物质,将自己包裹在玻璃一样的盔甲之中,保护自己脆弱的细胞组织。实际上,不仅仅是缓步动物,某些咸水虾、线虫、面包酵母等生物,体内都含有这种神奇的“道具”,使它们获得了惊人的生命力。
可以想象,如果人类能够有效地利用这个技术,那么我们也可以活得更加顽强,适应更加恶劣的环境,获得更长久的寿命。
脆弱的血液
我们都想利用这个技术变成三体人,但是这个目标还比较遥远。目前海藻糖对我们来说最重要的意义,就是保持血液的新鲜。
不需要过多强调,大家都知道献血的意义。对于很多危急患者来说,血液就是生命。你可能以为医院拿到血液,往血库里一扔,就什么都不用愁了,但事实并非如此。实际上,美国约翰·霍普金斯大学的研究员就曾经发文提出:当血液离开人体保存3周后,其中的一氧化氮就开始流失。一氧化氮可以促进血管扩张,并且对血液输氧能力有益,因此失去一氧化氮的血液基本上就不可以输血用了。目前来说,正常的血液在2-6℃的环境中可以保存35天(对于稀有的血液会采取特殊手段延长期限)。
这意味着,如果一些血液到了35天还没有使用,那么它很可能就要浪费了。显然,谁都不愿意看到这样的事发生,这是极大的资源浪费。多年以来,世界各国的科学家们都希望能够找到一种方法来解决这个问题,来避免资源的浪费,也是为了拯救更多的生命。而水熊虫体内的海藻糖,让我们看到了希望。
脱水吧,人类之血
最近,来自路易斯维尔大学的生物工程师乔纳森·科佩切克(Jonathan Kopechek)所带领的团队提出:如果我们能将海藻糖和人类的血液有机结合在一起,那么我们献出的血液将可以像三体人一样,通过脱水大幅延长保存的时间。根据他的预想,结合了海藻糖的血液,即使是在室温下,也可以在至少几年的时间里供输血所用。
(图片说明:医生在血库取血)
说起来容易,做起来难。类似的想法早就有人提过,但是把其他生物的功能移接到人类身上,谈何容易。不过,科佩切克的团队还是初步实现了这个预想。
他们首先利用利用超声波,在血细胞的膜上打出一个孔,让海藻糖得以进入到细胞里面。而且,不仅在内部,细胞外也同样有大量的海藻糖,这是为了保证细胞能够在“脱水和再次补水的过程中存活下来”。
当这个准备工作做完之后,我们就可以将血液中的水抽出来。于是,人类的血液就变成干燥的“粉末”了。当我们需要使用的时候,只要重新进行补水,血液就会恢复正常。虽然还没有像刘慈欣小说里的三体人一样整体脱水,但是能够将血液脱水就已经是很大的进步了。
目前来说,科佩切克的团队还在继续完善这个实验,从各方面提高保存效果。在未来,这项技术将会给人类带来巨大的帮助。包括人道主义救援工作、军事行动在内的各个领域,都想受益于这项技术。甚至随着人类离开地球,前往其他星球时,也可以将这些保质期超长的“血液干粉”带去,以备不时之需。
科佩切克认为,这项技术大约在3-5年内投入到临床使用,世界上将有大量的人因此而受益。
万事开头难,既然血液都可以脱水了,相信其他器官脱水的研究也将会展开。搞不好哪一天,人类就真的可以像三体人一样脱水保存了。到那个时候,就算星际穿越需要几百年,对于我们来说也不再是什么困难了。
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