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星际旅行时把人类送入冬眠仓可行吗?

对于星际旅行,科幻小说的主要解决方案是简单地让虚空旅行者睡一会儿。在类似于冬眠或蛰伏的睡眠状态下,新陈代谢会下降,并且大脑不会因无休止的等待而感到无聊。

与超光速旅行和虫洞不同,让宇航员进入某种形式的冬眠,是感觉触手可及的技术。足以让欧洲航天局也在认真研究其背后的科学。

来自智利的三名研究人员进行的一项新研究现在揭示了将人类机能长期停滞的潜力化为现实过程中的数学障碍,这可能意味着冬眠对于人类生理来说,是不可行的。

千年综合生物学研究所的 Roberto F. Nespolo 和 Carlos Mejias 以及智利天主教大学的 Francisco Bozinovic 着手解开冬眠动物的体重和能量消耗之间的关系。

他们发现了允许细胞在寒冷、低氧条件下持续存在的最低水平的新陈代谢。对于像我们这样相对较重的动物,我们进入深度、类似冬眠的状态中节省的能量可以忽略不计。

冬眠这个词经常让人联想到熊藏在巢穴里度过漫长的冬天的画面。

虽然熊确实会连续睡几个漫长而寒冷的月份,但它们的休眠并不像地松鼠和蝙蝠等小型动物的真正冬眠。

在这些动物中,体温骤降,新陈代谢收缩,心率和呼吸缓慢。在某些情况下,此过程可以将能量消耗减少多达 98%,无需浪费精力狩猎或觅食。

然而,即使在这种状态下,这种动物在燃烧完其燃料储备时仍会减掉超过四分之一的体重。

如果我们将相同的基本数学应用到冬眠的成年人身上,每天大约 12000 千焦耳的食物摄入量将被仅几百千焦耳的身体脂肪所取代。

按照这种情况,我们可以想象我们勇敢的太空游客蜷缩在他们特制的床上,每天会减掉六克多一点的脂肪。一年多,这将增加约两公斤的重量。

这对于前往木星卫星的短途旅行来说可能很好,但如果普通成年人想要在星际空间度过数十年的时间前往其它恒星,他们需要额外增加几百公斤的脂肪。

这些粗略的计算依赖于许多假设,其中最重要的是休眠可能如何实现。毕竟,人类大小(或更大)的大型冬眠哺乳动物的稀缺背后,可能有一个很好的缘由。

因此,研究人员对各种冬眠物种进行了统计分析,如之前的研究中所述。

由此,他们得出了冬眠动物每天的能量消耗相当平衡的结论,因此来自小型哺乳动物的1克组织,如 25 克的叶耳蝙蝠,消耗的能量与820克的冬眠地鼠的1克组织消耗的能量一样多。

我们可以假设,如果我们能像睡鼠一样高效地冬眠,我们的每一克组织都需要与消耗相同的能量。

然而,当哺乳动物活跃时,情况就不同了。活跃新陈代谢和体重之间关系的比例产生了一个稍微不同的图表,它揭示了冬眠并没有为更大的野兽节省大量能量。

接近我们自己的质量,这意味着我们在冬眠时的总能量需求与我们非冬眠时的能量需求没有显著差异。

这可能就是为什么熊不像小型动物那样真正冬眠的原因。对于我们人类来说,这也意味着,冒着冷却身体、降低心率和呼吸以及人为地抑制新陈代谢的风险和麻烦,可能不会给我们带来我们希望的结果。

这项研究发表在《英国皇家学会学报 B刊》上。

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