冬眠,动物御(yu)寒的“超能力(li)”
李天洋
①冬(dong)天(tian)来临,当人们拿出棉衣(yi)御寒时(shi),自然界的(de)动植物也在用它们的(de)方式准备过冬(dong)。冬(dong)眠(mian),就是其中颇为特别的(de)一种。冬(dong)眠(mian)可不(bu)是简单的(de)睡眠(mian),它不(bu)仅创造(zao)了一个个生命(ming)的(de)奇迹,也是前沿科(ke)学(xue)研究(jiu)与应用的(de)热门。
挑战生理极限的冬眠
②生物(wu)(wu)学家发现,哺乳动物(wu)(wu)的(de)冬眠(mian)(mian)历时4至(zhi)7个月,为(wei)保证冬眠(mian)(mian)期(qi)间(jian)能生存下来(lai),它们(men)需(xu)要(yao)在(zai)入眠(mian)(mian)前以脂(zhi)肪或食物(wu)(wu)的(de)形(xing)式贮(zhu)存大量能量:熊、睡鼠等动物(wu)(wu)依靠在(zai)夏、秋(qiu)季(ji)积(ji)累于体内的(de)脂(zhi)肪;仓鼠、松鼠则选(xuan)择在(zai)洞穴(xue)内贮(zhu)存食物(wu)(wu)。
③哺(bu)乳动(dong)(dong)物(wu)(wu)冬眠时(shi)(shi),生(sheng)命(ming)体(ti)征(zheng)变(bian)化(hua)明(ming)显。比如(ru)体(ti)温(wen)(wen)迅速下降、代谢率(lv)大幅度降低(di)、心(xin)率(lv)和呼(hu)吸频率(lv)维(wei)持在一(yi)(yi)(yi)(yi)个极低(di)的(de)水平……具体(ti)来说(shuo),冬眠时(shi)(shi),北极黄鼠体(ti)温(wen)(wen)最低(di)能降到(dao)(dao)(dao)-3℃,极地松鼠降到(dao)(dao)(dao)5℃,而(er)熊(xiong)的(de)体(ti)温(wen)(wen)仅降到(dao)(dao)(dao)30℃,睡(shui)鼠的(de)体(ti)温(wen)(wen)维(wei)持在20℃,这说(shuo)明(ming),冬眠对于(yu)哺(bu)乳动(dong)(dong)物(wu)(wu)来说(shuo),并不一(yi)(yi)(yi)(yi)定伴随(sui)着超低(di)体(ti)温(wen)(wen)现象的(de)出现。但在代谢率(lv)上,哺(bu)乳动(dong)(dong)物(wu)(wu)冬眠期间降低(di)幅度均较大,熊(xiong)降低(di)50%左右(you),小型哺(bu)乳动(dong)(dong)物(wu)(wu)甚至降至1%。在心(xin)率(lv)和呼(hu)吸方面(mian),熊(xiong)的(de)心(xin)率(lv)从(cong)每(mei)分(fen)钟55次降到(dao)(dao)(dao)10次,呼(hu)吸从(cong)每(mei)分(fen)钟8次降到(dao)(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)(yi)两次;多纹黄鼠的(de)心(xin)率(lv)从(cong)每(mei)分(fen)钟200至300次降到(dao)(dao)(dao)三四次,呼(hu)吸从(cong)每(mei)分(fen)钟200次降到(dao)(dao)(dao)1次,可以说(shuo)是断崖式下降。这对于(yu)一(yi)(yi)(yi)(yi)个生(sheng)命(ming)有机体(ti)来说(shuo),能够让各个器官的(de)运转迅速与(yu)之相适应,是一(yi)(yi)(yi)(yi)个非常艰难又高级的(de)系统工(gong)程。
④虽然(ran)在(zai)表象上,动(dong)(dong)(dong)物的“冬(dong)眠(mian)(mian)”和“睡眠(mian)(mian)”差不多,不吃不喝不动(dong)(dong)(dong),但实际(ji)区别很(hen)大。目前,世界(jie)范围内,已(yi)有百余种动(dong)(dong)(dong)物被证实有冬(dong)眠(mian)(mian)现象,包(bao)括(kuo)哺乳类(lei)、鸟类(lei)、爬行类(lei)、两栖类(lei)、鱼类(lei)、无脊(ji)椎类(lei)动(dong)(dong)(dong)物等(deng)。这些动(dong)(dong)(dong)物在(zai)自(zi)然(ran)常态(tai)睡眠(mian)(mian)时(shi),代(dai)谢水平、心跳、呼吸等(deng)指(zhi)标均(jun)会有所降(jiang)低,但变化不大;而在(zai)冬(dong)眠(mian)(mian)时(shi),这些指(zhi)标则(ze)降(jiang)幅很(hen)大,有的动(dong)(dong)(dong)物甚至降(jiang)到濒临(lin)死亡的状态(tai),因为(wei)只有这样,才(cai)可(ke)(ke)以(yi)大大减少它们维持生命所需的能量,帮(bang)助它们度过凛冽的冬(dong)季(ji)。冬(dong)眠(mian)(mian)可(ke)(ke)以(yi)说是动(dong)(dong)(dong)物通过节能方式应对“极(ji)限气候”的一种智慧和有效策略。
人类(lei)期待获得冬眠“超(chao)能力”
⑤近些年,随着癌(ai)症等医学难(nan)题陆续增(zeng)多(duo)以及人类宇宙探(tan)索(suo)的需要,越来越多(duo)的科学家(jia)开始迫切(qie)地(di)对(dui)(dui)动物特别是对(dui)(dui)哺乳动物的冬眠(mian)开展深入研(yan)究。人们想知道:为什么黄鼠(shu)在(zai)秋天(tian)体重激增(zeng)而不(bu)(bu)得糖尿病?熊(xiong)冬眠(mian)时不(bu)(bu)排泄为什么不(bu)(bu)会肾衰竭?极地(di)松鼠(shu)在(zai)醒来后,为什么大(da)脑没受损伤,也没有肌肉萎缩、骨质疏松?……科学家(jia)希望(wang)能(neng)(neng)尽快弄清楚动物冬眠(mian)的这些“超能(neng)(neng)力”,并(bing)应用到人类身(shen)上。
⑥依托于信(xin)息传(chuan)播(bo)和现代科(ke)技(ji)的(de)发展,一些(xie)实例(li)的(de)出现和研究(jiu)结果的(de)发表给了(le)科(ke)学家很大信(xin)心:人类自身或许真(zhen)的(de)具备冬眠的(de)潜力。
⑦2020年(nian)12月,西班牙、希腊学(xue)术研(yan)究团队在(zai)《人(ren)(ren)(ren)类(lei)学(xue)》期刊(kan)发表研(yan)究结果,他们在(zai)43万年(nian)前的(de)人(ren)(ren)(ren)类(lei)骨(gu)骸中(zhong),找到了(le)人(ren)(ren)(ren)类(lei)冬(dong)(dong)眠(mian)的(de)证据,经断层扫描(miao)与显微镜(jing)观(guan)察,这(zhei)(zhei)些(xie)骨(gu)头(tou)与冬(dong)(dong)眠(mian)动(dong)物的(de)骨(gu)头(tou)有(you)相似的(de)病变(bian)和损伤(shang),也就是(shi)(shi)说,远古人(ren)(ren)(ren)类(lei)可能也是(shi)(shi)用冬(dong)(dong)眠(mian)的(de)方式来度过(guo)寒冬(dong)(dong)的(de)。尽(jin)管这(zhei)(zhei)个(ge)说法(fa)听起来如同科幻小说,但科学(xue)家认为(wei),这(zhei)(zhei)种(zhong)现象极有(you)可能是(shi)(shi)事实。远古人(ren)(ren)(ren)类(lei)是(shi)(shi)有(you)冬(dong)(dong)眠(mian)的(de)能力的(de),只不(bu)过(guo)后来自然环境变(bian)好(hao),人(ren)(ren)(ren)类(lei)应对极端气候(hou)能力增(zeng)强(qiang),不(bu)再需要通(tong)过(guo)冬(dong)(dong)眠(mian)这(zhei)(zhei)种(zhong)方式过(guo)冬(dong)(dong)了(le),这(zhei)(zhei)个(ge)能力也就退化了(le)。
⑧在这些实(shi)例和研究(jiu)结果的基(ji)础(chu)上,“人工冬眠”的概念(nian)应运而生,并率先在科幻电(dian)影中“实(shi)现”了。人们(men)在《太(tai)空(kong)旅客(ke)》《流浪地球》等电(dian)影中可(ke)以(yi)看到,为了让(rang)太(tai)空(kong)旅行者完成漫长的星际航行,会把他们(men)放进太(tai)空(kong)冬眠舱,以(yi)冬眠的方(fang)式延长他们(men)的寿命(ming)。
⑨为(wei)了让梦想尽快照进现实,世界各国的科学(xue)(xue)家都在(zai)孜孜不倦(juan)、锲而(er)不舍地研发适用于太空(kong)以及(ji)医学(xue)(xue)方面的冬眠技术。
⑩受变温(wen)动物冬眠时体内大半液(ye)体冻(dong)(dong)结,心跳、呼(hu)吸、血液(ye)流(liu)动和大脑活动停(ting)止,几个(ge)月后(hou)(hou)又活蹦乱跳的启(qi)发(fa),科学(xue)家(jia)研(yan)究出(chu)了(le)“人体冷冻(dong)(dong)法(fa)”,即在(zai)(zai)-196℃的低温(wen)下保存(cun)整(zheng)个(ge)人体或头(tou)部,以期未来(lai)(lai)的科学(xue)技(ji)术能(neng)够将其复(fu)活。根据相关资(zi)料记载,这(zhei)种尝试在(zai)(zai)上世纪60年(nian)代就开始(shi)了(le)。1967年(nian),加州(zhou)大学(xue)的心理(li)学(xue)教授詹姆斯·贝德福德因(yin)(yin)癌症身亡几小(xiao)时后(hou)(hou),进行了(le)遗体的冻(dong)(dong)存(cun)处(chu)理(li),保存(cun)至今。但有研(yan)究者指出(chu),通过这(zhei)种方式冬眠复(fu)苏(su)后(hou)(hou),无法(fa)证明(ming)储存(cun)大脑信息的神经通路(lu)是(shi)否完好,因(yin)(yin)此,靠(kao)冷冻(dong)(dong)来(lai)(lai)实现人工(gong)冬眠的道路(lu)不(bu)太(tai)顺畅。
⑪研究(jiu)的成果(guo)虽然不(bu)少(shao),但(dan)如何将(jiang)基于动物(wu)的研究(jiu)成果(guo)应用到(dao)人(ren)(ren)(ren)类,还有漫长的路要走。未来,当科学家最终找到(dao)人(ren)(ren)(ren)类的冬眠开关时,将(jiang)为人(ren)(ren)(ren)们的生命健(jian)康、星际航行带来全新的天地(di)。
(选自《风流(liu)一代·经典(dian)文摘》,有删改)
1.为什么说“冬(dong)眠(mian)”是(shi)动物的“超(chao)能(neng)力”?通读全(quan)文,简要(yao)概括。
2.下列(lie)说法与本文内(nei)容不相符(fu)的一项(xiang)是( )
A.第①段点明本文的(de)说明对象“冬眠”,起到总领全文的(de)作用。
B.哺乳动物在冬眠(mian)时,体温都会下降,有(you)的下降幅(fu)度(du)较(jiao)大,有(you)的下降幅(fu)度(du)较(jiao)小。
C.人类期待获得冬眠(mian)“超能力”是为了解决(jue)一些(xie)现在无法解决(jue)医学难(nan)题,以及探(tan)索(suo)宇宙的(de)需要。
D.最后一段总(zong)结(jie)概括了目前研究人类冬眠技术的成果(guo),起到了收束全文的作用。
3.第(di)④段主(zhu)要采用了_______的说明方法,说明了________________________。
4.结合语境,分析下面加点词的作用。
尽管这个说法听起来如(ru)同(tong)科幻小说,但科学家认(ren)为(wei),这种(zhong)现象(xiang)极有可能是事实(shi)。
5.下面这段(duan)文(wen)(wen)字(zi)可以作(zuo)为(wei)例子放(fang)在文(wen)(wen)中,小语(yu)认为(wei)可放(fang)在第⑥段(duan)和第⑦段(duan)之间,而小文(wen)(wen)认为(wei)可放(fang)在第⑩段(duan)和第⑪段(duan)之间。你同意(yi)谁(shei)的观点?说说理由。
1999年,一位(wei)(wei)挪威的(de)滑雪者不慎掉(diao)入冰(bing)中,被(bei)救起后已没有心跳和呼吸,体温下降到13.8℃,但经(jing)过抢救,他仍(reng)然苏醒过来。2006年10月,一位(wei)(wei)攀爬雪山(shan)失踪24天才被(bei)救援的(de)日本人,在(zai)确认新陈代(dai)谢已经(jing)停滞的(de)情况下经(jing)过治疗生命复苏。
【参考答案】
1.(1)动物在冬眠时,生命体征变化明显,但能够让各个器官的运转迅速与之相适应;