重大突破：中国成功实现“冰封人脑”18个月！《三体》照进现实！

电影《复仇者联盟》里的美国队长在二战尾声的一次行动中坠海“冰封”，直到2011年才被“解冻”苏醒。对他而言，这个过程可能只是一个略显漫长的梦，但在近七十年的时间里，整个世界却发生了翻天覆地的变化。

那在现实生活中，我们是否也能先把自己“冰封”，再在未来“苏醒”呢？

古老线虫可以“穿越”！

2018年，科学家们复活了在西伯利亚永久冻土中冻结了数万年的古老线虫，当时科学家们认为，其生命起始可以追溯到4.2万年前，而在2023年的最新工作中，科学家们通过精确的放射性碳检测技术发现，这些古老线虫至少在4.6万年前就已经在西伯利亚地区保持“死醒”状态，也叫作“假死”或“隐生现象”。

来自4.6万年前的线虫。图片来源：参考文献[1]

隐生状态下，生命的新陈代谢能力将会被降低到无法检测的水平，相当于给生命按下了暂停键。

常见的例子有：一种在蜜蜂腹部保存了2500万年-4000万年的芽孢杆菌孢子，以及在古湖泊中保存的一颗1000年-1500年前的莲花种子，它们都能继续发芽，重新开启被暂停的生命；水熊虫、轮虫和线虫等后生动物也能长期保持隐生状态，即使被冰冻了数十年乃至数万年，只要一解冻回到正常温度，它们就能复活，能吃能喝还能正常繁殖。

刚饱餐一顿藻类的“穿越”水熊虫。图片来源：Megumu Tsujimoto

再高等一些的动物，比如蛙、蛇、熊之类，都可以进行冬眠，它们保持低新陈代谢水平的持续时间基本只有一个冬天。有种生活在阿拉斯加地区的北美林蛙，每年冬眠将近8个月，在-4℃低温条件下冰冻2个月后依然能够解冻存活。

那么，人类能不能也像线虫一样冰冻几万年后再解冻“复活”呢？很遗憾，这个设想目前还是不现实的。

人类为什么不能“复活”？

如果你小时候调皮爱玩，把啤酒和可乐之类的碳酸饮料放进冰箱速冻层，那你应该知道，水变成冰后很容易把瓶子撑爆（友情提醒：危险动作，请勿操作）。

水结冰后撑爆瓶子。图片来源：图虫创意

人体由细胞构成，在低温环境下，细胞内液因水结冰形成的冰晶会直接损害身体细胞，就像这些啤酒瓶被冰晶刺得支离破碎一样。同时，水分子慢慢排列成有序晶体结构，这个过程会排斥本已溶于水的钠盐、钾盐、钙盐等析出，高浓度的盐分会让细胞脱水损伤乃至死亡。

而上文提到的水熊虫则可以将身体蜷缩成桶状，并将身体的含水量降到仅3%，全脱水后成为一具新陈代谢几乎停止的“僵尸虫”，同时，它们用身体制造的海藻糖会取代身体中的水分，防止体液形成冰晶损害细胞。而阿拉斯加林蛙则通过体内尿素和葡萄糖改变体液浓度，有效降低体液冰点，这样一来，就可大大减少结冰水的含量，避免对细胞的伤害。

上文提到的海藻糖、尿素和葡萄糖这些防止冰晶出现进而损害细胞的物质，都可称为“冷冻保护剂”。因此人工冷冻的第一步通常是尽可能减少被冰冻生物的水分，并灌入已注入了甘油等复杂成分的冷冻保护剂，这样就能在生物苏醒后尽可能提高细胞的存活率。

经过日晒或烘干而成的果干可以提高保存时间。图片来源：图虫创意

能在自然冰冻中“复活”的脊椎动物不少，像青蛙、蛇、蝾螈、海龟等，都是冷血变温动物。人类作为恒温动物，无法像这些动物一样快速脱水，也无法自然地调节体内“冰冻保护剂”的浓度，人体体温下降就会出问题，因此做不到将新陈代谢能力降至最低。

即便“冰冻-解冻”后的细胞存活率高达99%，但对于有将近860亿个神经元的人脑来说，也会有8.6亿个神经元死亡，这可能会影响大脑精密运作的正常功能。如果只把和意识相关的大脑保存下来，那么肉体是由碳基还是由机械构成的硅基其实都无所谓，“我”还是“我”，就跟三体里的云天明一样，即便肉体完全消失，只要大脑在，依然能思考。

大脑冻存技术发展到

什么水平了？

冰冻的仓鼠大脑在出现60%结晶的情况下依然可以被唤醒。

2015年，美国脑保护基金会资助的21世纪医学实验室对兔子进行了完整的醛稳定冷冻保存手术。具体操作为：用戊二醛灌注活体兔的颈动脉固定兔脑，然后在几个小时内缓慢灌注浓度不断增加的乙二醇，最后在-135 ℃下冷冻。冰冻的大脑被重新加热解冻后，研究人员从大脑切片上观察发现，大脑的结构保存得非常好，突触也很清晰，神经细胞基本没有损伤。

兔子的脑部成功保存并复活，细胞未受损。图片来源：参考文献[7]

可以“冰封”人脑吗？

2024年5月，我国复旦大学研究人员成功建立了一种使用甲基纤维素、乙二醇、二甲基亚砜和Y27632选择性抑制剂来冷冻保存各种脑类器官或人类脑组织的方法（MEDY），该方法不会破坏神经细胞结构或影响神经功能活动。

这种方法能够实现保护突触功能并抑制内质网介导的凋亡途径，从而大规模且可靠地储存多种神经类器官和活体脑组织。该方法能够实现“冰封”人脑18个月后安然取出，这已经是不小的进展了。

MEDY脑器官冷冻保存技术示意图。图片来源：参考文献[8]

人体“冰冻-解冻”能否实现？

1967年4月，加州大学心理学教授詹姆斯·贝德福德教授因为晚期肾癌逝世，生前他就决定将遗体进行低温冷冻储藏，寄希望于未来医学发展。

他去世后，遗体被仓促地放入一个注入-196℃液氮的特制金属容器中，整个冷冻操作过程缺少成熟的技术保障和专业人员的支持。2024年6月，贝德福教授的遗体解冻后，科学家们发现他的大脑与身体损毁严重，生命已然不可能重启。五十多年冷冻仓里的等待，教授虽然没有成功“重生”，但却给科学家们带来了非常珍贵的解冻数据。

首例“冷冻人”。图片来源：Cryonics

美国拥有两家最大的人体冷藏公司，一家是阿尔科生命延续基金会，另一家是美国的人体冷冻科研机构。

目前，全世界希望将自己死去的身体冰冻起来，以期穿越至未来“复活”的人已达数百个，但至今依然没有解冻成功的案例。绝大多数“冷冻人”生前便已是老年人，有些患有绝症和严重疾病，他们不理想的自身条件往往会进一步降低“解冻”的成功率。

基于“完美复活”这个愿望，对人体器官、优秀动植物种质资源的冷冻保存技术正在快速发展，或许未来的某一天，我们仅需保存和解冻大脑，再将其与机器结合，就能实现“复活”。这样不但对“冰冻-解冻”的技术要求会降低很多，同时又能摆脱身患重疾的碳基肉体。

假设人体保存技术能够成功应用，人人都有机会进入冰柜“休眠”，待“复苏”后迎接几万年后的未来。那么，谁会被保存延续、迎接未来？未来人会欢迎一个观念技能落伍的过去人吗？倘若看管“冰冻人”的公司破产，谁又来负责这些“冰冻人”的“生命安全”呢……

要想达成人体“冰冻-解冻”的复活愿望，人类在技术、伦理和法律方面都还有很远的路要走。

参考文献

[1]Shatilovich A, Gade VR, et al. A novel nematode species from the Siberian permafrost shares adaptive mechanisms for cryptobiotic survival with C. elegans dauer larva. PLoS Genet, 2023, 19(7): e1010798.

[2]Keilin D. The Leeuwenhoek Lecture—The problem of anabiosis or latent life: history and current concept. Proc R Soc Lond Ser B—Biol Sci. 1959; 150: 149–191.

[3]Cano R, Borucki M. Revival and identification of bacterial spores in 25- to 40-million-year-old Dominican amber. Science. 1995; 268: 1060–1064.

[4]Shen-Miller J. Sacred lotus, the long-living fruits of China Antique. Seed Sci Res. 2002; 12: 131–143.

[5]Guidetti R, Jo¨nsson KI. Long-term anhydrobiotic survival in semi-terrestrial micrometazoans. J Zool. 2002; 257: 181–187.

[6]Tsujimoto M, Imura S, Kanda H. Recovery and reproduction of an Antarctic tardigrade retrieved from a moss sample frozen for over 30 years. Cryobiology. 2016;

[7]Robert L. M,. Gregory M. F., Aldehyde-stabilized cryopreservation. Cryobiology 71 (2015) 448-458.

[8]Xue W. W., Shao Z. C. et al., Effective cryopreservation of human brain tissue and

neural organoids. 2024, Cell Reports Methods 4, 100777

策划制作

出品丨科普中国

作者丨钱昱 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林