每到了春暖花开的日子,除了小朋友们兴高采烈地脱掉厚重的冬装外出踏青,在遥远的森林里,大棕熊也刚刚结束它们漫长的冬眠期,准备起来“活动活动”。
熊被称为“超级冬眠者”,其冬眠并不是因为怕冷,而是因为食物短缺,在这个冰冷的季节,熊菜单里的大多数动物要么逃走、要么休眠。为了不挨饿,熊只能选择“先睡一觉”,不过在食物充足的地方,即使天气寒冷,熊也不会冬眠,最典型的例子就是北极熊。
在每年冬天的10-11月,把自己努力喂胖之后,棕熊就会开始长达数月的冬眠。熊的冬眠期一般是几个月,长的时候可达7个多月,处于冬眠状态的熊,其心率与呼吸频率会显著下降,基础代谢率也随之大幅降低。在冬眠期间,熊不吃任何东西,也不用喝水,甚至还不用大小便,它们可以仅凭消耗自己的脂肪来维持自己的生命。冬眠结束后,熊除了肚子饿,身体基本没什么大问题。
对人而言,如果像熊一样睡那么长时间,人的身体会出現血栓、肌肉萎缩、骨质流失以及褥疮等问题。别说连躺七个月,就是连坐十几个小时的车或飞机,人的身体都会开始难受,得血栓的风险也会随之增大。
那么,连躺几个月的熊为什么完全不用担心血栓?它们究竟是怎么办到的呢?
当前,世界各地的科学家、医生和兽医们都在研究动物的冬眠,并希望利用这些发现开发治疗心血管疾病和其他人类疾病的药物。一些太空机构和军方也在投入资金研究冬眠,好帮助航天员更好地应对太空旅行,执行长期任务,或治疗受伤后无法活动的士兵。
一篇发表于期刊《科学》(Science)的论文给出了问题答案:以冬眠期长达半年的熊为研究对象,研究成员发现,冬眠的熊体内的一种蛋白质减少了,而这种蛋白质有助于血液凝结,因此熊在冬眠时不会形成致命的血栓。
科学家们想要真正了解棕熊冬眠的秘密,就需要采集它的血液和血小板。
瑞典斯堪的纳维亚棕熊研究项目对棕熊的研究已有三十多年的历史。为了对比不同季节熊的血液中各项数据的异同,研究团队在夏天乘坐直升机飞在斯堪的纳维亚上空寻找棕熊。对其进行麻醉后,研究人员迅速采集取样,并为这些熊佩戴GPS定位项圈。
随后的两个冬天里,研究人员经由GPS信号的“指引”在雪地里跋涉,找到戴着GPS项圈的冬眠棕熊并采集血样。
经过对比,他们发现了熊血液中的季节差异——在夏天,熊血中一种名为HSP47的蛋白质含量丰富,但在冬天,这种蛋白质几乎消失了。
这种蛋白质存在于参与血栓形成的血小板表面,帮助血细胞粘在一起。当伤口形成血块时,它们会阻止身体流血并帮助伤口愈合;但是当血液在静脉内凝固不能自然溶解时,就可能形成致命的血栓。
具体来说,血小板上的HSP47能够激活中性粒细胞(一种白细胞),使其形成一个“网”,从而捕获蛋白质、病原体和细胞,而这是血栓形成的关键步骤。
换言之,由于冬眠的熊产生的HSP47较少,它们的血液不太可能形成这些“网”,也不容易凝结进而形成血栓,这就是熊得以安心酣睡的秘密所在。
HSP47蛋白质并非只存在于熊的体内,人的体内同样存在。科学家经过对脊髓损伤患者、健康人群进行实验发现,HSP47蛋白质在熊和人身上发挥着相同的作用。这种预防血栓的潜在新机制,可以帮助那些血栓发生风险更大的癌症、手术和创伤患者。
这个研究结果让研究人员看到开发抗血栓新药的巨大前景。静脉血栓栓塞严重威胁人类的健康,发病率常年居各种疾病的首位。通过研究棕熊冬眠的能力,不仅有助于人类运用新的“解题思路”开发出副作用较小的预防血栓药物,还可能实现对血栓高发人群的预防和保护,帮助人类解决肥胖和超重的公共卫生问题。
不仅如此,这项研究还指向星辰大海,如帮助科学家研究让航天员在长期宇宙航行或休眠状态中仍可以保持健康生命体征的新技术,凭借对熊冬眠奥秘的探索,或许在不久的未来,人类可以将科幻作品中描写的太空旅行变为现实。