[科普中国]-4万年前的线虫长期冷冻后复活：人类能否通过冷冻实现长期休眠？

这一场穿越古今的苏生，意味着地球现存最长寿生物榜单上的全体成员集体后移两位，也宣告了人类在低温生物学领域取得了一个突破性成就——这是历史上第一次有多细胞动物在完全冻结数万年后成功解冻并恢复生命活力。该成果由俄罗斯数家科研机构和美国普林斯顿大学合作完成，于今年7月中旬在线发表。图为同属线虫，该属线虫一般直径约50微米，图中的S代表精子，E为卵，O为卵母细胞。图片来源：参考文献这两种线虫分别是什么来头？两种线虫中，比较年轻的一种采集自科雷马河（Kolyma River）下游的一处松鼠洞穴遗迹。该遗迹位于地下三十米深处，洞穴宽度达到25cm，暴露在由于地质运动形成的地层露头处。该处地层的年代经由碳同位素测定，距今已有32000年。另外一种线虫采集自对阿拉泽亚河（Alazeya River）沿岸的一处冰川沉积物进行的岩心钻探。样品取自距离地表3.5米深处的岩心，经由碳同位素测定，距今约为42000年。进行该项研究的科学家们同时采集了300件类似的永冻土沉积物样品，不过仅仅在上述两件样品中成功地复活了远古线虫。这两件样品分别采集于2002年和2015年，之后一直在实验室中保存于-20摄氏度的环境中。主导该项研究的俄罗斯科学院土壤理化及生物问题研究所在采集和保存类似含生物成分的永冻土样品方面具有世界首屈一指的丰富经验。样品在运输储存过程中的保存条件以及抗菌处理工艺都经历过长年的摸索，直到最近，相关的一系列技术难点才终于得以攻克，远古线虫的复活计划正式提上日程。此次复生的全部线虫个体都是雌性科学家们首先将2克左右包含冰冻线虫的土壤样品置于培养皿中，开始富集培养。所谓的富集培养过程简单来说就是创造各种适宜线虫生存的条件以便让它们的种群尽可能的迅速增殖壮大。该过程中用到了一系列经过精心调配的营养介质，温度湿度也被精确控制。终于，在数周的培养之后，三百多个培养皿中有两个出现了身长仅有几百微米的线虫活体。这些珍贵的微小生物随后被转移到琼脂和特殊的营养液中，以大肠杆菌作为主食继续精心培养。在西伯利亚，保存完好的古代动物遗迹并不罕见，长毛猛犸、长毛犀牛、穴狮这样的大型动物尸体都曾经在这个极寒之地出土。它们被大自然以令人惊讶的完好程度冰封至今，然而当它们逃离幽暗冰冷的地底，重新暴露于阳光下时，早已失去了生命活力。于是，当两种线虫们开始在培养皿中缓缓蠕动的时候，所有在现场的研究者都难以压抑兴奋的情绪。虽然两种线虫都有雄性形态，但这次复生的全部线虫个体都是雌性。鉴于雌性个体的解剖学特征相对较少，单纯依靠形态进行分类学研究显然不够精确。科学家们在详细分析两种复生线虫的形态学和形态测量学特征后，也对18S rRNA基因进行了测序和比对。他们首先用PCR技术复制出18S rRNA基因的三个重叠片段，之后用Sanger法对这些基因片段进行了DNA测序。将该研究中得到的基因序列信息和来自GenBank基因数据库中的线虫18S rRNA序列进行对比后，两种线虫的种系分类也就大功告成了。种系发生分析结果显示，两种线虫隶属于不同的种，它们的现代种群已经分别在1930年和1865年得到确认。人类通过冷冻来实现长期休眠的时代来临了？这一研究成果也让关于人类冷冻后长期休眠的话题重新活跃起来，难道科幻电影中的经典桥段会在不久的将来成为现实吗？回答这个问题之前，我们需要正确认识这项研究的意义和价值，而非急于展开不切实际的联想。虽然高等生命体与线虫同属于多细胞生物，但人体的复杂性绝非线虫所能比拟。构成人体的组织和器官具有极大的多样性，各自面对冷冻处理时的反应和耐受能力也不尽相同。类似线虫细胞这样对于冷冻有良好耐受能力的细胞在人体中必然是存在的，但人体绝非各部分都能承受冷冻和解冻。此外，大脑能够在多大程度上恢复指挥身体的功能同样是难关之一，一系列不受意识控制的植物性神经在冷冻、解冻后发挥原本的功能，一一调控最基本的生理活动已经难于登天，更不必说思想、意识和记忆等相对高等的大脑机能的恢复了。实施该项研究的科学家们在论文结论中清楚地指出，“这项研究揭示了多细胞生物在经受长期自然冷冻后仍能成功复苏的可能性。更新世线虫在应对冷冻时的某些适应机制将可能对低温医学、低温生物学、以及天体生物学等领域有所启发。“这一论述已经非常明确的界定了该项研究的意义和其适用范围，多细胞动物中的历史性突破不假，但是我们不应该忘记研究对象只是线虫而已。并且，真正具有进一步研究意义的是线虫细胞和组织在应对冻结时的防御机制。只有不断积累和关注这样的基础研究才有可能在未来进一步推进低温生物学和低温医学的研究进展。先进御寒技术、冻伤组织修复、生物样品的冷冻保存等与人类生活密切相关的一系列课题，也将在此过程中受益。作者| 陆修远 大阪大学微生物研究所 博士审稿人| 袁继辉 大阪大学环境工学专攻 助理教授责编| 曾丹文章由腾讯科普“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”参考文献1：https://bmcevolbiol.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/1471-2148-9-15