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Bio Scenes | 生技幕後 2016. 10月號

穿越時空的《星際過客》

寫下生命中的逗點 人類「凍齡」技術正起步

文/楊傑名 圖/索尼影業提供

動輒距離數百光年的星際旅行,人類的壽命成為最大的問題,新研究指出人類極限不過122歲。12月21日即將上映的科幻電影《星際過客》正描述了未來人類為了探索宇宙而開發的「凍齡」技術,這個看似簡單的想法,現實中是否真正可行?技術上又有哪些障礙呢?

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片中主角吉姆和歐羅拉提早九十年醒來,他們彼此依靠面對孤獨的星際旅行。(圖/索尼影業提供)


人類對宇宙的了解,有如大海裡的一粒沙。

由行星、恆星、星系、星系團等構成的宇宙浩瀚,若要在星系之間旅行,距離動輒以光年計算,例如與太陽系最近的半人馬座α星就有4.3光年之遠,亦即若人類能成功以光速(將近3×108 m/s)移動,仍需4.3年才能抵達。

當然,以目前的技術人類仍無法以光速移動,更別提要超越光速還會牽涉到相對論中的「光速屏障(Light barrier)」。

太陽系半徑約0.0005光年,自1977年9月美國NASA發射無人探測船「航海家1號(Voyager 1)」到太空,至2013年9月共歷經36年才離開太陽系的範圍。而目前為止人類最長壽者也不過122歲,因此如何延緩、甚至「暫停」人類的壽命,成為未來探索更遙遠宇宙時必然會面臨的問題。

12月21日即將在台灣上映的《星際過客(Passengers)》正是描述在未來世界中,一趟為期120年的星際旅行,太空飛船上共5,259名乘客皆進入冷凍的「冬眠」模式,但途中卻有2個「睡眠艙」發生故障,使得男女主角提早了90年甦醒。

片中將由曾主演《侏儸紀世界》的Chris Pratt和《飢餓遊戲》的Jennifer Lawrence兩大當紅影星挑大樑,他們除了要面對旅途中突如其來的孤獨,還有更大的危機正悄然伺機而動。

其實,在太空船上冬眠的劇情早已不是第一次出現,在許多堪稱經典的太空科幻片裡都有太空人冬眠艙的設定,如1968年的《2001太空漫遊》以及2014年的《星際效應》,目的是讓人體處於極度低溫的狀態而大幅減緩新陳代謝的速度,以達到「暫停」生命及「凍齡」的效果,甚至連《漫威(Marvel)》中著名英雄《美國隊長》也是在極地冰封了70年後甦醒,彷彿穿越了時空。

然而,人體冬眠的設定真的可行嗎?

一般來說,冬眠指的是冷血動物、某些哺乳類動物和少部分的鳥類在寒冷的季節,會透過降低體溫的方式而進入的類似昏睡的生理狀態。

比較冬眠哺乳類動物與人類身體構造上來看,我們似乎缺少了部份關鍵的能力。例如,當人體內溫度太低時,會導致心臟無法正常地收縮。

心臟的運作是根據鈣離子濃度的變化會產生收縮反應,當鈣離子流進心肌細胞時,會引起心臟收縮;而當鈣離子釋放排出心肌細胞,心臟則會舒張。

不過當人類的心臟處在28℃以下時,因無法去除多餘的鈣離子,使之停止跳動;相反地,能冬眠的動物儘管在體溫為1℃時,心臟仍能保持跳動,正是因為它們擁有特殊的「去鈣離子」心臟。

另外,2006年一篇發表於《Cell》的論文裡,來自日本三菱化學生命科學研究所(Mitsubishi Kagaku Institute of Life Sciences,MKILS)的研究人員在先前研究花栗鼠(chipmunk)冬眠過程中,證明了一種「冬眠特異蛋白」(hibernation-specific protein, HP)是引發花栗鼠冬眠的調節激素。

科學家也發現,棕熊冬休所呈現的半睡狀態是由一種名為「冬眠誘導觸發子」(Hibernation Induction Trigger, HIT)的荷爾蒙引起,這些物質能夠使棕熊既能休眠度過冬天,卻又不至於喪失肌力。

強制細胞休眠
雖然人類無法自行進入冬眠狀態,但科學家仍相信可以利用外在方式「暫停」人們的壽命。例如直接利用極低溫冷凍人體,強制細胞進入休眠。

1949年,英國生物學家Alan Parkes為了能保存實驗中研究的細胞株,發展出一套保持細胞的方法─冷凍細胞。細胞冷凍保存的原理是:當細胞處在-79℃以下的溫度時,胞內各類酶的活性均會停止,亦即所有代謝處於完全停止的狀態,故得以長期保存。處理細胞冷凍保存的關鍵,在於通過0℃~-20℃階段的處理過程,科學家發現需加入一些抗凍劑避免冰晶生成以減少傷害。

雖然以目前的科技已能成功地冷凍保存細胞,卻也不代表能成功「暫停」由幾兆顆細胞所組成的生命個體,人體冷凍技術(Cryonics)至今仍只是一種試驗中的醫學技術,且尚未有自冷凍保存後成功復甦的個案,儘管如此,希望將生命賭在未來的許多人仍相信,只要人體能完善地被保存,未來一定會有足夠的技術修復受損的生理結構。

(本文節錄自環球生技月刊2016年10月號)

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