当太阳的直射点逐渐移往南半球时 ， 冬天的足步就开始向我们走来 ， 生活在地球最寒冷区域之一的北极熊也即将展开它漫长的冬眠 。 动物在冬眠的时候 ， 体内的物质代谢过程减缓 ， 几乎不需要补充外界的食物 ， 就可安然度过漫长寒冷的冬季 。 这些观察很自然的激发了科幻小说作家的想象 ， 当宇宙冒险的题材为读者所追捧的时候 ， 冬眠机几乎是所有宇宙飞船上的标准配置 。 1968年 ， 库布里克导演的几乎没有台词的著名影片《2001太空奥德赛》中就有它们的身影 。 抛开科幻题材不论 ， 低温甚至超低温下的世界一直吸引着物理学家和生物学家的极大兴趣 。 许多物质在低温、超低温下会发生一些非常有趣奇妙的变化 ， 比如透明的空气在零下190℃ 下会变成浅蓝色的液体 ， 液态氦变成超流体 ， 而许多金属和化合物的电阻则会完全消失转变成超导体 。 2001早已经过去了 ， 目前载人飞船最远只到过月球 。 而人体冷冻复苏技术依然如数十年前一样属于科幻题材 ， 究竟是什么在阻碍着这一梦想成为现实？
低温的危险
高温对生命的伤害很容易理解 ， 随着温度的升高 ， 蛋白质和核酸的结构随之解体 ， 温度继续升高可直接导致细胞膜上的磷脂彼此分离 ， 作为生命基础的细胞就此彻底崩解 。 当然如果温度继续升高 ， 在有氧的情况下 ， 大多数有机分子都会被彻底氧化 ， 到此尘归尘土归土 ， 凤凰涅磐终究只是神话传说 ， 飘飞的尘埃即便再次进入生命循环 ， 也已经与此前的生命体没有丝毫关系 。 然而 ， 要深入理解低温的伤害却并非易事 。
生命世界基本上属于一个化学世界 ， 而化学反应的速度总是随着温度的下降而减缓 ， 并最终停止 。 常见的由微生物所引起的食物腐败就是一个典型的化学反应 ， 这样的化学反应可以被低温延迟 。 很早以前 ， 人们就知道储存冬天的冰块 ， 以便在夏季用来长期保存食物 ， 而冰箱的发明则将从前贵族才能享受的生活普及给了大众 。 所以 ， 从理论上说 ， 生命的进程应该也可以随着温度的下降逐渐减缓并最终定格 ， 然后再随着温度的回升而再次复苏 。
的确 ， 人们在自然界中观察到一些生物具有惊人的抗冻能力 ， 它们能保持在“暂停”状态等待温度的回升 。 梨树在零下20~33℃、苹果树在零下46℃ 的低温下休眠一冬之后 ， 仍能春暖花开传宗结果 。 而某些温带海域 ， 冬季夜晚的温度可以下降到零下20~30℃ ， 海滩上遍布的软体动物如贻贝、牡蛎等径直化为冰雕 ， 但当潮水回涨 ， 它们仿佛睡美人般再次苏醒 。 但更多的动物和植物则对低温十分敏感 ， 它们的生命在寒风中飘逝 ， 再也没有醒来的机会 。
数十年来 ， 许多生物学家致力于探索低温对生命造成威胁的根本缘由 ， 通过研究抗冻生物所具有的抗冻物质的保护作用以及对细胞的冷冻实验 ， 目前有两大相互补充的理论可以对此作出基本解释：低温导致的化学损伤以及冰晶伤害 。
化学损伤的原因很多 ， 但最基本的来自于氧气及其衍生物的强大破坏能力 ， 构建生命体的大多数物质都会因氧化而丧失功能 。 当地球上诞生了第一种能利用阳光、水和二氧化碳制造葡萄糖的生命形式后 ， 氧作为此过程的副产物被释放到大气中 ， 伴随着氧气浓度的逐渐升高 ， 当时的大多数生命体 ， 被无情的氧化作用淘汰出局 ， 这即是古生物学家认定的第一次生物大灭绝 。 今天 ， 氧不被称为毒气而是生命之息 ， 是因为 ， 在亿万年前 ， 一种微生物“学会”了驾驭氧 ， 利用它强大的氧化能力 ， 分解有机分子借此获得大量能量 。 因为我们还不太清楚的原因 ， 这种微生物放弃了独立的生活方式 ， 演化成原始真核细胞中的线粒体 。 正是由于 ， 快速大量的能量供应使得多细胞的生命形式成为可能 ， 而我们正是原始真核细胞的后代子孙 。
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