本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
本週，一名十幾歲的偷渡者從加利福尼亞藏在飛機的輪艙中飛往夏威夷，調查人員立即開始想知道他是如何在未加壓艙的冰凍溫度和低氧條件下倖存下來的。
最新的理論是，他進入了冬眠狀態——如果你問我，這完全是可能的。
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我怎麼知道這些的？嗯，我研究的是已知與人類基因最接近的冬眠親屬。 馬達加斯加的倭狐猴是唯一這樣做的靈長類動物，每年冬眠長達八個月——對於靈長類動物來說，這是一項驚人的壯舉。
冬眠是一種極端的生存策略，一些生活在季節性環境中的哺乳動物在資源消失並威脅到越冬生存時使用這種策略。 這種與正常生理的根本背離涉及一系列失控的身體系統：心率幾乎停止，體溫驟降至接近或低於冰點水平，大腦活動幾乎停止。 冬眠的動物看起來像死了。
幾乎。
活躍的倭狐猴的心率約為每分鐘 180 次，但在冬眠期間，心率可能會降至每分鐘 4 次。 體溫通常徘徊在 36 攝氏度左右，可能會驟降至接近冰點的 5 攝氏度。 我最近親眼目睹一隻冬眠的倭狐猴 21 分鐘沒有呼吸。（警告：不要嘗試這樣做，除非你恰好被困在飛機的輪艙裡）。
許多在冬眠期間發生的生理變化對於非冬眠物種來說是致命的。 然而，倭狐猴在冬眠季節年復一年地成功掌握了這些變化。
這種極其怪異的生理機能在一種與我們共享約 97% 基因組的動物身上展現出來。 但這裡是第一個笑點：正如夏威夷偷渡者所證明的那樣，人類可能已經擁有了賦予冬眠能力的機制，這些機制存在於我們的基因組中。
冬眠生物學家現在認為，這些對正常生理的極端改造是由於基因表達的潛在變化造成的。 可以將此視為類似於非常複雜電燈泡。 這個燈泡需要撥動多個開關才能發光，只有正確的開關組合才足夠。 在這個例子中，燈泡是冬眠反應（即，如果它亮了，動物正在冬眠），而燈開關是所涉及的基因。
為了將其置於倭狐猴冬眠的背景下，這裡有一個例子：在冬眠之前，倭狐猴會變胖。 非常胖。 儘可能地胖，考慮到可用的食物資源，有時在一個多月的時間裡體重會增加一倍以上。 它們將脂肪儲存在尾巴中。
在雨季，它們的棲息地食物充足，動物們狼吞虎嚥地吃水果和昆蟲——正常的碳水化合物代謝在快速運轉。 驅動碳水化合物代謝的那些基因被開啟。 然後，極端的旱季來臨，資源消失。 倭狐猴進入冬眠狀態，由於它們只能依靠儲存在尾巴中的脂肪來維持關鍵的生理過程運轉，因此控制脂肪代謝的基因組合被開啟。 這導致脂肪儲備分解，從而在禁食期間為身體提供燃料。
在 1990 年代初期，科學家們研究了地松鼠（一種實驗室冬眠模型物種）冬眠期間的生化變化，記錄了第一個基因，該基因在活躍狀態的地松鼠和動物處於深度冬眠狀態時表現出表達水平的差異。 該基因，α2-巨球蛋白 (α2M)，其功能是抑制血液凝固，當動物冬眠時，其表達水平高於動物的活躍狀態。 這對於冬眠期間的生存尤為重要，因為由於心率降低，迴圈幾乎停止，從而增加了當迴圈減慢時形成致命血栓的潛在風險。
還記得在化學課上你學到的，溫度越低，反應時間就越慢嗎？ 好吧，當冬眠期間核心體溫降至冰點以上幾度時，基本的細胞和生理過程會因此減慢速度。 第二個笑點：它們沒有！
在冬眠期間，特定基因（如 α2M）的表達增加而不是像預期的那樣減少的發現意味著，儘管體溫寒冷，細胞反應仍在發生。 這表明這些分子對於冬眠期間的生存至關重要。 差異表達的基因可能為冬眠期間生存所必需的代謝功能提供重要線索，例如僅透過脂質代謝為冬眠動物提供燃料。
藉助下一代測序技術掃描整個基因組，以尋找與“生理失控”相關的基因表達變化，冬眠生物學家可以跨冬眠物種進行比較，看看是否正在響應類似的基因和遺傳途徑。 第三個笑點：在代表哺乳動物家族樹廣泛範圍的冬眠物種——地松鼠、棕熊和小棕蝠中，確實看到了類似的模式。
雖然我們不知道這些模式是否適用於所有冬眠動物，但在親緣關係非常遙遠的哺乳動物物種中發現的可比結果表明，包括人類在內的所有哺乳動物可能已經擁有冬眠所需的基因。 下一步是研究調節倭狐猴冬眠的遺傳機制，倭狐猴是我們最親近的冬眠表親。
使用動物模型（如可以在冬眠期間在極端生理變化中倖存下來的倭狐猴）進行的進一步研究可能會帶來突破性的醫療方法，以改善人類的狀況。
例如，瞭解外周組織如何在冬眠期間承受血液流量不足的機制，可能會帶來更好的技術來保護中風或某種形式的創傷期間的大腦。 透過弄清楚冬眠動物如何在八個月的冬眠期間不使用肌肉後避免萎縮的方法，研究人員可能會改善長期臥床不起或臥床不起的人的生活。 解剖冬眠動物如何僅依靠儲存的脂肪作為燃料，確實將對理解肥胖症和其他代謝紊亂具有直接的好處。
最後（對於像我這樣的科幻迷來說最令人興奮的是），弄清楚誘導人類進入類似冬眠狀態的方法可能會使人類有可能被髮射到遙遠的星系，正如在像異形和普羅米修斯等流行的科幻電影中頌揚的那樣。
然而，就地球上的航空旅行而言，經濟艙機票仍然是最佳選擇。