零距離科學:熊人的超能力

零距離科學:熊人的超能力
科學家把從冬眠中的灰熊身上提取的血清加到人類的肌肉細胞,發現有使細胞更強壯的功效。
我們想讓你知道的是

今集零距離科學,將會帶大家跟著科學家們的步伐,在冰天雪地尋找冬眠的灰熊,在不吵醒灰熊的情況下收集樣本,和探訪不同科學家的實驗室,一起見證灰熊生態的奇妙一頁。

文:馬學綸(香港中文大學微生物學系博士)
圖:香港電台

從冬眠的灰熊而來——肌肉萎縮症和心臟衰竭的新療法

踏入十一月,天氣開始轉涼,正所謂「秋風起,三蛇肥」,又到了食蛇宴的日子。蛇不是全年都「當造」,只有在冬天來到前才是最「肥美」,基本上不會有人拿春天的蛇來吃(藥用除外),這正正和蛇會冬眠的習性有關。

「冬眠」與「夏眠」——隨著大自然節奏的探戈

我們人類已經過慣了「衣來伸手,飯來張口」的生活,農業現代化讓我們一年四季都能吃到各種瓜菜,全球化也讓我們能隨時得到來自世界各地的食物和貨品,然而,這絕對不是大自然的常態。

雖然地球上不是所有地方都四季分明,但自然環境會隨著每年不同時間的氣溫、雨量、日照時間和角度等而變化,令該環境中各種生物依賴的資源,如水源、食物、棲息地的環境等也在變化。某些動物會在一年中某段時間進行休眠,主要是在資源缺乏時,降低新陳代謝的速度,保著性命等到自然環境再產生足夠的資源再醒來,繼續做生命中最重要的事,努力繁衍下一代。

我們比較常聽到的是「冬眠」,也會在聯想到會休眠的動物時,想到蛇和青蛙之類,比較小型的變溫動物,在冬天溫度太低時躲在地下或樹幹中較為溫暖的地方,甚至被凍結成冰的樣子。其實不止是爬蟲類和兩棲類,連魚類、哺乳類,甚至鳥類中也能找到在一年中有部份時間休眠的例子。

不過,牠們的休眠不限於冬天,例如著名的非洲肺魚會在夏季缺水的時間,鑽進還有少許水份的泥灘底部休眠,稱為「夏眠」;也有動物如非洲大蝸牛(這種蝸牛已散佈至各大洲),不分季節,只要溫度、濕度、食物供應等未如理想,就會分泌黏液形成薄膜,自己鑽進殼裡,把殼口封起來,每次的休眠時間長短不一,也不一定能「醒過來」。

「睡公主」的 禮物——灰熊血清的巨大潛力

其中一種被科學界選中來研究的「冬眠」動物,是灰熊 (gizzly bear)這種比人類的體型還要大的哺乳類。在北美洲西部和歐洲生活的灰熊,每年約有六個月時間在休眠,在休眠其間,灰熊的新陳代謝會顯著減慢,直到春天來到後再甦醒。現在科學界還未能確定引發灰熊進入休眠和甦醒狀態的機制,但只是研究灰熊在冬眠其間的生理機制已穫益良多。

灰熊在冬眠時的心跳會減慢很多,每分鐘只有約25至50下,如果在人類身上已是心臟衰竭的程度,而且心跳慢了這麽多,代表血液停留在心臟裡的時間更長,有可能會形成血凝塊和血栓。這代表灰熊冬眠時的血液中,有能防止血液凝固的成份,只要與夏天時的血液比較,把成份分離出來,有可能成為醫治人類的心血管疾病的良藥。

另外,這段期間灰熊的肌肉和骨骼也會停止更新,如果發生在人類身上,六個月完全不動是會導致肌肉萎縮的,這也類似太空人長期在無重狀態下生活的結果。科學家嘗試把灰熊在夏天和冬天的血清加到在實驗室培養的人類肌肉細胞,發現只有冬天的血清能使肌肉細胞生長得更強壯,細胞裡的蛋白質分子更緊密。

冬眠中的灰熊也會停止製造尿液和排泄物,腎臟會停止運作,腎臟細胞也會受到一定程度的破壞,但到了春天,灰熊又會回復健康。科學家相信,灰熊冬眠時會製造數種,甚至單一的物質,經由循環系統流遍全身,產生保護各種細胞的作用,這將會是治療各種因身體和內臟缺乏活力而帶來的疾病的新希望。

今集零距離科學,將會帶大家跟著科學家們的步伐,在冰天雪地尋找冬眠的灰熊,在不吵醒灰熊的情況下收集樣本,和探訪不同科學家的實驗室,一起見證灰熊生態的奇妙一頁。

《零距離科學》集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31及31A播映。本集於11月15日播出。港台網站tv.rthk.hk及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。節目網站:www.rthk.hk/tv/dtt31/programme/sciencewithyou

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Kayue