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听讲 | 百年寿命的人类,如何探索460亿光年外的宇宙

2019/11/13 0:34:39

听讲 | 百年寿命的人类,如何探索460亿光年外的宇宙

 

只有七八十年寿命的人类,如何探索460亿光年外的宇宙?日前,浙江大学生命科学研究院教授、神经生物学家王立铭做客“一席演讲”,畅想了人类拓展探索宇宙尺度的诸多可能。

 

 



七八十年寿命的人类与460亿光年外的宇宙


如今,整个可观测的宇宙半径差不多有几百亿光年,而我们每个人的生命差不多只有70年-80年。所以我经常问自己一个问题:作为卑微的人类,以七八十年的寿命,怎么可能有能力、有时间去探索460亿光年以外的宇宙呢?


我先来列举四种可能的答案,其实它们都曾出现在科幻作品里。


第一种是人类冬眠。如果我们能够把人直接速冻起来,就可以把人的寿命延长到几乎无限的水平。因为人在冬眠的过程中不进行新陈代谢,这段时间是不算入寿命的。


第二种方法是长生不老。如果有一种生物学的方法能让宇航员长生不老,或者说极大限度地延长他们的寿命,那么人类宇航员探索宇宙的边界就会变得更宽广。


第三种是世代繁衍。抛开冬眠和长生不老,我们把飞船变成一个小社会,让宇航员在里面世代繁衍,那么我们也有可能极大地扩展人类在宇宙中的疆界。


最后一种可能听起来最科幻,但反而是和我的研究工作最接近的,那就是意识的存储和解读。既然我们认为人和动物的区别主要在于大脑,它能思考,能产生各种新奇的想法,那我们干脆就把人脑拿出来切成薄薄的片,然后用照相机拍照之后存在宇宙飞船的电脑里。电子信息存活的寿命肯定要比人长得多,等到飞船到了目的地之后,我们再根据这些信息还原出一个人类大脑来。这样是不是就可以拓展人类探索宇宙的尺度了呢?


当然,这四种方法中,至少后两种在目前人类的伦理中是行不通的。我们不可能把人像猴子一样关在飞船上,让他们世代繁衍就为了探索宇宙。我们也不可能把一个活的宇航员脑袋拿出来切成片,就为了把他的意识发射到几光年几十光年之外的星体上去。所以今天我要讲的主要是前两种:冬眠和长生不老。


能否利用冬眠实现对时间和空间的跨越


冬眠是很多科幻小说中的场景。


这里我要介绍一种灵长类动物,叫肥尾倭狐猴,它的亲缘关系非常接近人类。它是目前人类唯一知道的一种在天然条件下能够冬眠的灵长类动物。比较有趣的是,这种动物并不生活在北极圈或者南极圈里,而是生活在靠近热带的地方——马达加斯加岛上。


当马达加斯加进入冬天之后——当然气温也就20℃~30℃左右——这种倭狐猴就可以进入冬眠。在进入冬眠之后,与大多数哺乳动物不同,它的体温可以随着当地昼夜的温差而变化,中午的时候温度最高,差不多超过30℃;晚上温度最低,只有20℃左右,肥尾倭狐猴的体温就和环境温度一样变化着。这种动物在进入所谓的冬眠之后,是不消耗任何能量来维持体温进行新陈代谢的。


这个发现告诉我们:让人类进入冬眠期,并不是一个理论上完全不可能的事情,因为至少我们有一个“近亲”肥尾倭狐猴是可以冬眠的。


另外还有一个特别有趣的发现——这种倭狐猴有很多亲缘关系比较近的猴子。在这几种动物之中,肥尾倭狐猴的寿命是最长的,可以活到三十几岁,其他猴子则只能活十几岁。


科学家普遍认为,肥尾倭狐猴之所以能特别长寿,就是因为它一年中有半年多时间是在这种所谓的冬眠中度过的。这也给了我们提示:如果我们真的能让人类进入冬眠,可能可以有效地延长人类的生命。


2005年,科学家在实验室里第一次诱导出了小白鼠类似于冬眠的状态。我们知道小白鼠是不会冬眠的,从出现这个物种到今天就没有出现过任何一次冬眠。科学家把小白鼠关在一个很小的塑料饭盒里,然后给它吸入浓度极低的硫化氢气体。结果发现,它的体温会瞬间从正常条件下的40℃,降低到只有15℃左右,而且可以持续长达6到8个小时。

 

同时,这些小白鼠对二氧化碳的消耗——换句话说,就是它新陈代谢的水平,也降到了只有原来的20%左右。


实验结束后,科学家进一步检测了小白鼠的健康状况,没有发现任何明显的健康问题。


虽然目前因为伦理和技术手段的限制,还没有办法让人进入冬眠状态,但是我想告诉大家一个故事。在日本有一个名叫打越三敬的中年人,有一年秋天,他和朋友们到神户附近的六甲山去踏青。在回来的路上他擅自脱队,从一个悬崖上摔了下来,摔伤了脊椎。所以他没法呼救,也没法走回出发的地方。


22天之后,一个救援队在山谷里发现了他。那个时候他的体温已经降到22℃,基本上没有任何呼吸和心跳。但是经过医院的护理之后,他没有出现任何健康问题,顺利出院了。


在22天被困在山谷里的时候,这个叫打越三敬的人可能进入了一种新陈代谢率极低、对营养和氧气消耗极低的类冬眠的状态。


打越三敬的例子是我能从主流媒体上找到的唯一一个可能是人类冬眠的例子。这个例子也拓展了我们的想象,也许有一天,我们真的可以激发出人类身体里那种可能存在的进入冬眠的潜能,利用冬眠来实现我们对时间和空间的跨越。


延长寿命是否真有方法


长生不老是另外一个科幻意义上可以帮助我们跨越时空的方法。


我们如果能让宇航员不衰老,或者让宇航员能活两百岁、三百岁,甚至更长寿,那么宇航员驾驶的宇宙飞船当然就可以带领人类走到更远的宇宙边界去。


不过首先我得泼一盆冷水,长生不老这个话题,在人类已知的生物学理论框架上不可能像冬眠实现得那么彻底。因为我们发现,在地球的生物圈中,既有蜉蝣那样只有几个小时到一两天寿命的动物,也有可以活6~8万年的北美颤杨。这个巨大数量级的差别告诉我们:寿命大概是生物的一个内在属性,它是漫长进化史形成的,我们不太可能通过改变环境、改变生活习惯或者吃两片药就把它提高几个数量级。


但是,这也不意味着对于寿命,或者对于长生不老,我们不能做任何事情。


2014年威斯康辛大学展示了一项研究成果。研究人员把两只猴子分别喂养长大,其中一只猴子每餐都吃饱,另一只猴子仅仅吃到七分饱。结果在20几岁的时候,吃七分饱的猴子明显年轻健壮,而每餐都吃饱的猴子已经老态龙钟。


如果我们确凿无疑地知道少吃能延长寿命,那么就可以有这样一个假设:少吃之所以能延长寿命,是因为它影响了我们身体里某些基因、某些蛋白质的功能,最终实现延长寿命;所以如果我们能够发现少吃是通过什么样的生物学基础使得我们延长寿命,我们就可以设计其他的方法绕开少吃这件事,直接实现延长寿命的目的。


科学家的进一步研究显示,少吃之所以能够延长寿命,是和我们体内胰岛素的蛋白质的功能和活性有关系。所以,我们也许可以设计一些药物,改变这些和长寿相关的蛋白质和基因的功能和活性,在体内模拟出少吃的状态,使得我们能活得更长一点。


最后我想说,宇宙的半径是460亿光年,这和人类的寿命之间的鸿沟非常之大。但是至少,在我们周围已经发生了一些科学进展,能够一点一滴但是坚定不移地帮助我们弥合这两个巨大的数量级差异之间的鸿沟。请相信,最终有一天,人类可以实现星际远航。我也希望在座的所有人,可以和科学一起走到远方。

 


(本文由徐蓓整理,内文图片由“一席演讲”提供。)图片编辑:邵竞