冷冻复苏技术·上篇：水熊虫

作者：开萌

在科幻电影中，冷冻复苏技术屡见不鲜。它不仅能在剧情中将主角复活，还可以将主角带到千百年后的未来世界冒险。那么生命真的能在冷冻后复活么？

科学家观察到一些动物天生就有冷冻复苏的能力。水熊虫是一种小于1微米的动物，它生活在世界各地，生命力顽强，上至雪山高原，下至黑暗深海，热带雨林有它，南极冰川下也有它，它甚至可以在真空中生存。水熊虫由几万个细胞构成。当被冷的时，它的会把身体细胞的大部分水分替换成海藻糖，防止因为水结冰撑破细胞，导致细胞死亡。再次复苏的时候，水分又会替换回来。

水是生命之源，不论人类还是水熊虫，细胞内都充满了液态水。水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，其中氢原子带有微弱的正电荷，氧原子带有微弱的负电荷。我们知道同性相斥，异性相吸。当水结冰时，由于不同水分子间氢原子和氧原子的吸引力，产生了晶体结构，而水在液态的时候是没有晶体结构的。晶体结构导致了固态的冰比液态的水体积大，这样细胞就会在低温下被撑破。

水熊虫使用的海藻糖能阻碍在氢原子和氧原子之间的吸引，破坏晶体结构，让冰变成类似玻璃的非晶体结构，这样就能阻止冰的体积变大。这就是它能应对低温冷冻的原因。但人类并没有这种能力，大多数脊椎动物也没有。

人类天生没有这种能力就没办法了么？实验室里有没有其他的可能性？答案是：科学家们已经掌握了冷冻细胞并复活的方法。

这种被称为深低温保存的技术在细胞中加入冷冻保护剂，冷冻保护剂的作用就像海藻糖一样，阻止水结冰的时候产生晶体体积变大。然后用干冰将细胞冷冻到零下80度，或者用液氮冷却到零下200度。

为什么要冷冻到这个温度呢？这是为了把细胞这个生化工厂停下来，细胞内部的一些化学过程会破坏细胞本身，一些称为蛋白酶的特殊蛋白质在常温下会不断重塑细胞，而在极低的温度下，各种微观层面的生化反应都停止了。细胞冷冻技术不仅能用在细胞上，也可以用在一些皮肤组织，肌肉组织，甚至是种子上，用于保存我们吃的粮食。一些粮食保护组织用这项技术保存了农业作物的种子，还有优秀家畜的胚胎，用来应对气候变化可能导致的粮食短缺问题。在挪威极地的冰雪下面有个巨大的冷冻种子仓库，保存了全世界农作物的种子，被称为农业的“诺亚方舟”。

但是这些研究对象主要都是种子和细胞，能否在像人这样的哺乳动物身上实现呢？答案留到下一篇揭晓。

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