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星际旅行的希望!科学家找到动物冬眠开关,人类长久休眠要成真?

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如果有办法让人体进入类似冬眠的状态,把代谢降到极低水平,或许我们就可以实现星际旅行。



但这个设想背后,有着一个困扰科学界上百年的问题:动物进入冬眠时,究竟是什么诱导它们启动了这个操作?不冬眠的动物大脑中是否也存在?

2026年8月,麻省理工学院怀特海德研究所的团队在预印本平台上发表了一项研究,科学家第一次给出了明确答案。



他们在叙利亚仓鼠的大脑中,锁定了一小群负责开启冬眠的神经细胞,并通过实验证明:关掉这群细胞,仓鼠就无法冬眠;激活它们,仓鼠会主动降低体温、蜷缩不动,进入类似冬眠的状态。

进入深度冬眠的叙利亚仓鼠,体温会从正常的三十多度跌到5.5°C左右,心跳和呼吸大幅减慢,连续两三天不吃不喝、几乎一动不动。

但这还不是全部,每隔两三天,仓鼠会短暂苏醒十五个小时左右,体温恢复正常,然后再次进入低温,如此循环往复度过整个冬天。

最令人惊叹的是,在接近冰点的体温下,它的细胞依然能够存活,春天到来后又能完全恢复正常功能。

过去几十年,研究者已经详细记录了冬眠期间身体各处的变化,但始终找不到启动这一切的源头。



有人猜测是血液里存在某种冬眠诱导因子,也有人认为是多种激素和环境信号共同叠加的结果。

但问题是,仓鼠这类会冬眠的动物,缺乏成熟的基因操作工具,科学家没法像研究实验室小鼠那样,精准地打开或关闭某一类脑细胞。

为了攻克这个难题,团队首先在实验室里复刻了仓鼠的冬眠环境。

他们先把每日光照缩短到八小时,模拟秋天的日照变化,持续八到十周,再把环境温度降到4到5摄氏度。

在271只实验仓鼠中,大约69%成功进入了深度冬眠,最低体温平均5.5°C,每次冬眠持续约60小时;另有11%只出现了浅度休眠,剩下20%完全没有进入冬眠。

研究人员还统计了数千次冬眠的时间规律,发现仓鼠偏好于在夜间进入冬眠,而从冬眠中苏醒则没有明显的昼夜规律,这可能和低温下生物钟运转变慢有关。



接下来,研究人员在三种状态的仓鼠大脑中寻找线索:刚刚进入深度冬眠的、冬眠中途短暂苏醒的,以及完全没有冬眠的。

他们筛查了大脑中32个区域的细胞活动情况,发现下丘脑前部一个叫视前区的小区域,在冬眠启动时异常活跃。

其中一个子区域的细胞激活率达到14.1%,而在不冬眠的仓鼠中,同一区域的激活率还不到1%。

但细胞活跃只能说明两者有关联,不能证明就是它在控制冬眠。

要拿到确凿证据,必须人为操控这群细胞,这正是整个研究中最难的一步。

仓鼠没有现成的转基因工具,普通病毒也无法精准识别目标细胞,所以团队另辟蹊径,从基因层面入手。

他们发现,冬眠时活跃的这群细胞里,有接近一半会表达一个叫Samd3的基因。

利用这个基因旁边一段特殊的DNA调控序列,他们改造出一种新型病毒,它几乎只把远程控制组件送入表达Samd3的脑细胞。



有了这套工具,研究者就可以通过给药,选择性地关闭或激活这一小群神经细胞。

双向实验的结果非常清晰。

当研究人员用药抑制这群细胞的活动时,12只正在冬眠周期中的仓鼠,有7只在整整六天的给药期内完全无法重新进入深度冬眠,其余个体重新进入冬眠的时间也明显推迟。

而对照组的仓鼠全部正常冬眠。

反过来,当研究人员主动激活这群细胞时,仓鼠的体温迅速下降,最低达到13.9°C,低温状态平均维持了近57个小时,同时出现蜷缩在巢穴里、几乎停止活动等和自然冬眠高度一致的行为。

不过,人工诱导的休眠体温还没有降到自然冬眠的5.5°C,说明除了这群启动细胞之外,身体下游还有其他生理环节需要配合,才能完成完整的冬眠。



研究还发现了一个反常识的结果。

团队原本以为,会冬眠的仓鼠大脑里应该进化出了某种独有的特殊脑细胞。

但他们对视前区所有神经细胞做了全面的基因普查后发现,仓鼠拥有的全部26种神经元类型,在不会冬眠的小鼠大脑里全都能找到,比例也大体接近。

换句话说,冬眠动物并没有专属的冬眠细胞。

进一步的实验证实了这一点,在8摄氏度的环境下,激活小鼠大脑中对应的同源细胞,小鼠的体温同样会明显下降,只是降温幅度不如仓鼠。

查阅公开的灵长类脑基因数据,不具备冬眠能力的狨猴,大脑相同位置也存在带有这类休眠标记的神经细胞。



基于这些发现,研究者提出了一个新的演化观点:这群能够压低身体代谢的神经细胞,可能是早期恒温动物遗留下来的古老调节开关。

一个物种能不能完成完整冬眠,关键不在于有没有这套细胞,而在于季节和环境信号能不能成功传递到这个开关,以及身体接收到指令后,下游生理系统能够做出多大程度的响应。



这项研究第一次锁定了控制冬眠进入的具体神经元,也为未来的应用打开了想象空间。

如果有朝一日能够安全操控人体内对应的同源细胞,或许可以用于漫长星际航行中的人体休眠提供生物学基础。

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