浮光掠影

今年，“星爵”（克里斯·帕拉特）和大表姐（詹妮弗·勞倫斯）這一對俊男美女強強聯(lián)手，在科幻電影《太空旅客》中給觀眾們?nèi)隽艘话佯B(yǎng)眼的狗糧。雖然影片完美收場，但還是有許多觀眾對星爵擅自喚醒大表姐的行為頗為不滿。對此，“星爵”表示也很無奈，而且這個“鍋”的源頭，應(yīng)該是那個壞掉的休眠倉嘛……雖然近代科技還無法完美地實現(xiàn)休眠倉這一設(shè)想，但它的基本原理卻早已被科學(xué)家摸清，這就是我們今天要說的超低溫冷凍保存技術(shù)（又叫低溫休眠技術(shù)）。

發(fā)展的源頭：阿拉斯加林蛙

首先讓我們從一種蛙類說起。在歐洲人對北美洲殖民的初期，一些探險家開始在美洲北部進行探險。這里的冬天寒風(fēng)肆虐，探險家們無意間在一條冰封的小河中找到幾只青蛙，仔細端詳，青蛙早已被凍成了冰坨?？傻诙觊_春的時候大家全都傻眼了：這些小青蛙居然在冰塊融化之后，伸展腿腳，活了過來……

后來大家把這種神秘的蛙命名為雪蛙，又叫做阿拉斯加林蛙（RanaNigrolineatasp）。人們經(jīng)過反復(fù)觀察后發(fā)現(xiàn)，每到冬季來臨的時候，這種林蛙就會被凍成冰塊，第二年春季氣溫上升后它又會解凍“復(fù)活”。這個發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時引起了不小的轟動，也給許多腦洞很大的人提供了新的素材。比如本杰明·富蘭克林（就是拿著風(fēng)箏找雷劈那位）就提出，能不能把人也給凍起來，這樣就可以穿越到未來了！后來又有人提出，可以把宇航員凍起來，然后讓他坐著飛船去非常遙遠的、需要飛行幾百年才能抵達的星球探險（也就是《太空旅客》講述的故事）！

不過這事說起來容易，做起來就另當(dāng)別論了，第一步就是要搞明白冷凍又復(fù)活的技術(shù)原理。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在超低溫狀態(tài)下，細胞的一切化學(xué)活動和新陳代謝（包括死亡）都會變得緩慢甚至停滯，而隨著溫度的上升，細胞活動又會慢慢恢復(fù)活躍。阿拉斯加林蛙就是通過這個原理，在-16℃的溫度下進行了“休眠”。

冷凍保存的難題：冰晶

如此看來，冷凍細胞并將其解凍復(fù)蘇在某種程度上是可以實現(xiàn)的，但這中間存在著一個大問題，就是——細胞內(nèi)的水會結(jié)冰，而結(jié)冰的過程會產(chǎn)生冰晶。冰晶鋒刃銳利，在水結(jié)冰體積膨脹的過程中會毫不留情地刺穿細胞膜，造成細胞的結(jié)構(gòu)性破壞，這樣的細胞即便解凍也不可能再存活。如何避免冰晶刺破細胞，成了科學(xué)家們要解決的一大難題。

于是，科學(xué)家們又開始從阿拉斯加林蛙身上找原因。原來在每年秋季，林蛙就開始大量攝入淀粉，通過代謝作用把淀粉轉(zhuǎn)化成大量的葡萄糖，同時體內(nèi)的尿素含量也急劇提升。也就是說，林蛙的體液已經(jīng)變成了一種富含葡萄糖和尿素的混合溶液，這種溶液的冰點比水低很多，使得體內(nèi)的器官在冬季并不會真正結(jié)冰。

受此啟發(fā)，人們首先使用了甘油來達到相似的目的。甘油滲透到細胞內(nèi)部，置換了游離的水，并與水分子通過氫鍵結(jié)合，干擾冰晶的形成。后來，科學(xué)家們又相繼發(fā)現(xiàn)了二甲基亞砜、乙二醇（汽車防凍液）等也可以起到類似的作用，便把它們統(tǒng)稱為抗凍劑。此外，冰凍還需要考慮到微生物的侵襲，由此人們又學(xué)會了利用液氮營造-196℃的超低溫環(huán)境，這個溫度下微生物也無法存活，如此一來就達到了長期冰凍保存的目的。

當(dāng)超低溫保存有了一定的技術(shù)積累之后，就開始走上實用的道路了。首先采取超低溫保存技術(shù)的領(lǐng)域是畜牧業(yè)。以前，人們?yōu)榱双@得更好的牲畜幼崽，會讓母牛、母豬等動物和基因優(yōu)良的種牛、種豬交配。然而千里迢迢尋找優(yōu)質(zhì)雄性種源是很困難的，那么能不能用一種方法保持精子的活性，采集精子后運輸?shù)竭h方讓雌性受精呢？超低溫休眠技術(shù)恰好可以解決這個難題：先把種豬、種牛的精液人工采集下來，然后通過超低溫保存之后，在低溫環(huán)境下販賣到全球各地，再用人工授精的方式完成授精。在1951年，人們首次采用這種方式成功完成了牛的精液保存。僅僅在兩年后，人的精液保存和人工授精也取得了成功。自此，“捐精”一詞就進入了公眾的視野。

大型冷凍術(shù)：人體冷凍

既然單個細胞的超低溫保存已經(jīng)實現(xiàn)了，那冷凍整個人是不是也就沒問題了？

當(dāng)然不是。要知道，人可不是一個小小的細胞，對細胞的冷凍基本不需要考慮冷凍均勻的問題，但人不同，人是有厚度的，這個厚度會導(dǎo)致各個器官和組織之間的冷凍有先有后，而冷凍得不均勻就會導(dǎo)致冰晶的產(chǎn)生。此外，人體內(nèi)細胞太多，不可能被抗凍劑完全置換掉所有水分，這也會導(dǎo)致冰晶的產(chǎn)生。所以，以現(xiàn)有的技術(shù)來看，人體的超低溫冷凍會不可避免地造成一些細胞受損。而且，人體的解凍更是復(fù)雜，如果不能保證同步解凍，甚至?xí)l(fā)生生物組織的脫離——也就是一些人體細胞會脫落。早在1957年，科學(xué)家們就對一些大型動物進行了超低溫保存技術(shù)的實驗，但實驗證明，雖然有些動物可以復(fù)蘇，但器官仍受到了嚴重的傷害，不久就一命嗚呼了。

雖然我們還沒有完全掌握對大型動物和人的超低溫保存技術(shù)，但世界上已經(jīng)成立了一些人體超低溫保存公司。這些公司基本都采用“玻璃化”保存技術(shù)，即先把血液完全抽干，再注入高濃度抗凍液，最后用液氮超低溫保存50年。他們還會把大腦和心臟摘除，進行單獨的冰凍保存。至于解凍，由于目前還無法做到無損解凍，所以人們把希望寄托在未來，希望未來可以實現(xiàn)完美的人體解凍。

總而言之，現(xiàn)在的超低溫保存技術(shù)還處在摸索階段，一些基本的原理雖已被人們掌握，但技術(shù)上的難點還有很多。倘若哪一天我們真的可以實現(xiàn)人體的無損傷冰凍保存，那一定是一項改變世界的大革命。