今天小编分享的科学经验：重大突破：中国成功实现“冰封人腦”18个月！《三体》照进现实！，欢迎阅读。
电影《复仇者联盟》里的美国队长在二战尾声的一次行动中坠海 " 冰封 "，直到 2011 年才被 " 解冻 " 苏醒。对他而言，这个过程可能只是一个略显漫长的梦，但在近七十年的时间里，整个世界却发生了翻天覆地的变化。
那在现实生活中，我们是否也能先把自己 " 冰封 "，再在未来 " 苏醒 " 呢？
古老线虫可以 " 穿越 "！
2018 年，科学家们复活了在西伯利亚永久冻土中冻结了数万年的古老线虫，当时科学家们认为，其生命起始可以追溯到 4.2 万年前，而在 2023 年的最新工作中，科学家们通过精确的放射性碳检测技术发现，这些古老线虫至少在 4.6 万年前就已经在西伯利亚地区保持 " 死醒 " 状态，也叫作 " 假死 " 或 " 隐生现象 "。
来自 4.6 万年前的线虫。图片来源：参考文献 [ 1 ]
隐生状态下，生命的新陈代谢能力将会被降低到无法检测的水平，相当于给生命按下了暂停键。
常见的例子有：一种在蜜蜂腹部保存了 2500 万年 -4000 万年的芽孢杆菌孢子，以及在古湖泊中保存的一颗 1000 年 -1500 年前的莲花种子，它们都能继续发芽，重新开启被暂停的生命；水熊虫、轮虫和线虫等后生动物也能长期保持隐生状态，即使被冰冻了数十年乃至数万年，只要一解冻回到正常温度，它们就能复活，能吃能喝还能正常繁殖。
刚饱餐一顿藻类的 " 穿越 " 水熊虫。图片来源：Megumu Tsujimoto
再高等一些的动物，比如蛙、蛇、熊之类，都可以进行冬眠，它们保持低新陈代谢水平的持续时间基本只有一个冬天。有种生活在阿拉斯加地区的北美林蛙，每年冬眠将近 8 个月，在 -4 ℃低温条件下冰冻 2 个月后依然能够解冻存活。
那么，人类能不能也像线虫一样冰冻几万年后再解冻 " 复活 " 呢？很遗憾，这个设想目前还是不现实的。
人类为什么不能 " 复活 "？
如果你小时候调皮爱玩，把啤酒和可乐之类的碳酸饮料放进冰箱速冻层，那你应该知道，水变成冰后很容易把瓶子撑爆（友情提醒：危险动作，请勿操作）。
水结冰后撑爆瓶子。图片来源：图虫创意
人体由细胞构成，在低温环境下，细胞内液因水结冰形成的冰晶会直接损害身体细胞，就像这些啤酒瓶被冰晶刺得支离破碎一样。同时，水分子慢慢排列成有序晶体结构，这个过程会排斥本已溶于水的钠盐、钾盐、钙盐等析出，高浓度的盐分会让细胞脱水损伤乃至死亡。
而上文提到的水熊虫则可以将身体蜷缩成桶状，并将身体的含水量降到仅 3%，全脱水后成为一具新陈代谢几乎停止的 " 僵尸虫 "，同时，它们用身体制造的海藻糖会取代身体中的水分，防止体液形成冰晶损害细胞。而阿拉斯加林蛙则通过体内尿素和葡萄糖改变体液浓度，有效降低体液冰点，这样一来，就可大大减少结冰水的含量，避免对细胞的伤害。
上文提到的海藻糖、尿素和葡萄糖这些防止冰晶出现进而损害细胞的物质，都可称为 " 冷冻保护剂 "。因此人工冷冻的第一步通常是尽可能减少被冰冻生物的水分，并灌入已注入了甘油等复杂成分的冷冻保护剂，这样就能在生物苏醒后尽可能提高细胞的存活率。
经过日晒或烘干而成的果干可以提高保存时间。图片来源：图虫创意
能在自然冰冻中 " 复活 " 的脊椎动物不少，像青蛙、蛇、蝾螈、海龟等，都是冷血变温动物。人类作为恒温动物，无法像这些动物一样快速脱水，也无法自然地调节体内 " 冰冻保护剂 " 的浓度，人体体温下降就会出问题，因此做不到将新陈代谢能力降至最低。
即便 " 冰冻 - 解冻 " 后的细胞存活率高达 99%，但对于有将近 860 亿个神经元的人腦来说，也会有 8.6 亿个神经元死亡，这可能会影响大腦精密运作的正常功能。如果只把和意识相关的大腦保存下来，那么肉体是由碳基还是由机械构成的硅基其实都无所谓，" 我 " 还是 " 我 "，就跟三体里的云天明一样，即便肉体完全消失，只要大腦在，依然能思考。
大腦冻存技术发展到
什么水平了？
冰冻的仓鼠大腦在出现 60% 结晶的情况下依然可以被唤醒。
2015 年，美国腦保护基金会资助的 21 世纪医学实验室对兔子进行了完整的醛稳定冷冻保存手术。具体操作为：用戊二醛灌注活体兔的颈动脉固定兔腦，然后在几个小时内缓慢灌注浓度不断增加的乙二醇，最后在 -135 ℃下冷冻。冰冻的大腦被重新加热解冻后，研究人员从大腦切片上观察发现，大腦的结构保存得非常好，突触也很清晰，神经细胞基本没有损伤。
兔子的腦部成功保存并复活，细胞未受损。图片来源：参考文献 [ 7 ]
可以 " 冰封 "人腦吗？
2024 年 5 月，我国复旦大学研究人员成功建立了一种使用甲基纤维素、乙二醇、二甲基亚砜和 Y27632 选择性抑制剂来冷冻保存各种腦类器官或人类腦组织的方法（MEDY），该方法不会破坏神经细胞结构或影响神经功能活动。
这种方法能够实现保护突触功能并抑制内质网介导的凋亡途径，从而大规模且可靠地储存多种神经类器官和活体腦组织。该方法能够实现 " 冰封 " 人腦 18 个月后安然取出，这已经是不小的进展了。
MEDY 腦器官冷冻保存技术示意图。图片来源：参考文献 [ 8 ]
人体 " 冰冻 - 解冻 " 能否实现？
1967 年 4 月，加州大学心理学教授詹姆斯 · 贝德福德教授因为晚期肾癌逝世，生前他就决定将遗体进行低温冷冻储藏，寄希望于未来医学发展。
他去世后，遗体被仓促地放入一个注入 -196 ℃液氮的特制金属容器中，整个冷冻操作过程缺少成熟的技术保障和专业人员的支持。2024 年 6 月，贝德福教授的遗体解冻后，科学家们发现他的大腦与身体损毁严重，生命已然不可能重启。五十多年冷冻仓里的等待，教授虽然没有成功 " 重生 "，但却给科学家们带来了非常珍贵的解冻数据。
首例 " 冷冻人 "。图片来源：Cryonics
美国拥有两家最大的人体冷藏公司，一家是阿尔科生命延续基金会，另一家是美国的人体冷冻科研机构。
目前，全世界希望将自己死去的身体冰冻起来，以期穿越至未来 " 复活 " 的人已达数百个，但至今依然没有解冻成功的案例。绝大多数 " 冷冻人 " 生前便已是老年人，有些患有绝症和严重疾病，他们不理想的自身条件往往会进一步降低 " 解冻 " 的成功率。
基于 " 完美复活 " 这个愿望，对人体器官、优秀动植物种质资源的冷冻保存技术正在快速发展，或许未来的某一天，我们仅需保存和解冻大腦，再将其与机器结合，就能实现 " 复活 "。这样不但对 " 冰冻 - 解冻 " 的技术要求会降低很多，同时又能摆脱身患重疾的碳基肉体。
假设人体保存技术能够成功应用，人人都有机会进入冰柜 " 休眠 "，待 " 复苏 " 后迎接几万年后的未来。那么，谁会被保存延续、迎接未来？未来人会欢迎一个观念技能落伍的过去人吗？倘若看管 " 冰冻人 " 的公司破产，谁又来负责这些 " 冰冻人 " 的 " 生命安全 " 呢……
要想达成人体 " 冰冻 - 解冻 " 的复活愿望，人类在技术、伦理和法律方面都还有很远的路要走。
参考文献
[ 1 ] Shatilovich A, Gade VR, et al. A novel nematode species from the Siberian permafrost shares adaptive mechanisms for cryptobiotic survival with C. elegans dauer larva. PLoS Genet, 2023, 19 ( 7 ) : e1010798.
[ 2 ] Keilin D. The Leeuwenhoek Lecture — The problem of anabiosis or latent life: history and current concept. Proc R Soc Lond Ser B — Biol Sci. 1959; 150: 149 – 191.
[ 3 ] Cano R, Borucki M. Revival and identification of bacterial spores in 25- to 40-million-year-old Dominican amber. Science. 1995; 268: 1060 – 1064.
[ 4 ] Shen-Miller J. Sacred lotus, the long-living fruits of China Antique. Seed Sci Res. 2002; 12: 131 – 143.
[ 5 ] Guidetti R, Jo ¨ nsson KI. Long-term anhydrobiotic survival in semi-terrestrial micrometazoans. J Zool. 2002; 257: 181 – 187.
[ 6 ] Tsujimoto M, Imura S, Kanda H. Recovery and reproduction of an Antarctic tardigrade retrieved from a moss sample frozen for over 30 years. Cryobiology. 2016;
[ 7 ] Robert L. M,. Gregory M. F., Aldehyde-stabilized cryopreservation. Cryobiology 71 ( 2015 ) 448-458.
[ 8 ] Xue W. W., Shao Z. C. et al., Effective cryopreservation of human brain tissue and
neural organoids. 2024, Cell Reports Methods 4, 100777
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出品丨科普中国
作者丨钱昱 中国科学院腦科学与智能技术卓越创新中心博士
监制丨中国科普博览
责编丨董娜娜
审校丨徐来 林林
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