在寒冷的环境中也有生机勃勃的动物世界。一些两栖动物如牛 蛙,在湖泊或河流的底层度过寒冷的冬季;庞大的南极鳕在冰层下 自由自在地游泳,它们的血液中含有抗冻蛋白质,能够吸附冰晶 体,抑制冰晶继续生长;在南极表层,毛毛虫在-51℃的环境中生 活14年后才能羽化,而蝴蝶只能在夕阳下翩翩起舞数周。
但是世上没有一种动物比小小的林蛙更加让人叹为观止的。
林蛙是一种约5厘米长的小精灵,它们的面部仿佛戴着一张黑色的面具,只露出眼睛,形似电影里的佐罗。从格鲁吉亚北部一直到阿拉斯加,包括北极圈北部都能找到这种小动物。早春的夜晚,你可以听到它们交配的叫声,好像小鸭子的声音一样。但直到冬去春来,你都不会再听到林蛙的叫声,因为整个冬天林蛙都处于冬眠状态。本来凡是冬眠的哺乳动物,都需要靠一层厚厚的脂肪保温并 提供能量,而林蛙却并非如此,它们是完全进入冷冻状态。它们将 自己埋在3~5厘米厚的树枝或树叶下面,从此进入假死状态,就 如同泰德·威廉姆斯希望艾克实验室做到的那样。而这种现象似乎只能在科幻小说中才能看到。
林蛙被冻得僵硬如尸。
如果在冬天,你步行时不小心踢到了一只林蛙,一定会认为它 已经死了。林蛙完全冻结后,所有的生命活动都会随之停止——没有心跳,没有呼吸,也没有可检测到的脑部活动。它的眼睛睁得老大,全身僵硬,异常惨白。 但如果你安营扎寨,待到次年春暖花开时,你就会发现小林蛙开始不紧不慢地收起了它的伪装。林蛙解冻后几分钟,伴随着体温 的升高,其心跳也开始神奇地恢复,同时开始进行呼吸;眨眼几次 以后,它的眼睛也恢复了颜色;它伸伸腿,坐起来。不久,它便开 始四处活动,寻亲访友,并踏上了追逐爱人的浪漫之旅,如同什么事情也没有发生过一样。
最了解林蛙的人莫过于加拿大渥太华的化学家肯施·多瑞了,他和妻子珍妮特从20世纪80年代初期便开始研究林蛙。有一次, 当他的同事在收集用于研究的林蛙时,意外地将其留在了车厢里, 此时正好遇上霜冻。当肯施·多瑞早上醒来时,林蛙已经被冻成冰 了。你可以想象一下,当多瑞在实验室把这些小东西解冻后,发现 它们又活蹦乱跳时的目瞪口呆状。
多瑞立刻被这一现象所吸引。他当时正着迷于活体组织的低温 冷冻技术,这种需要付出高昂代价的方法是为了试图冷冻一些权 贵,以便他们在未来医学发达之时能得到起死复生,因此低温冷冻技术自诞生之日起就备受抨击。但是在医学领域,低温冷冻技术大 有用武之地。其中,人们在生殖医学方面已经取得了革命性突破, 已经可以通过冷冻的方式保存卵子和精子了。
下一步的目标是如何保存人体器官,以方便移植。如果这个目 标成功的话,那么必将是医学领域的一个巨大突破,由此每年将会 挽救成千上万的生命。当时,人体肾脏仅能在体外保存两天,而心 脏只有数小时。因此,器官移植很大程度上是在与时间赛跑,允许 医生为病人找到最好的供体器官,并将其带回手术室的时间非常有限。在美国,每天都有十余人因为没有及时得到器官移植而死亡。如果供体器官可以冷冻贮存,并在需要的时候恢复活性进行移植,那么手术的成功率定将大为提高。
然而到当时为止,这一切都还只是奢望。人们已知道如何使用 液氮以每分钟315℃的速度降低组织温度,但这还远远不够,因为 还是不知道如何在保存活力的前提下,冷冻大量人体器官。而且正 如前面所讨论过的,人们还远没有达到可以冷冻并让人起死回生的技术水平。
多瑞为这个研究机遇兴奋不已,林蛙的主要器官与人体类似,因此这一研究方向的应用前景将不可限量。在当时,动用所有的技术力量也无法冷藏人体任何一个重要器官,而这种小小的动物却具有冷冻所有器官并死而复生的本领,这不能不令人称奇。经过多年研究,多瑞终于得到了大量关于林蛙是如何起死回生的第一手资料。
首先,林蛙的皮肤能立即感受到温度降至冰点左右。几分钟后,它开始排除血液和组织器官细胞中的水分,不过这一过程并不是通过排尿实现的,它将水分集中到腹部,同时肝脏将大量的(相对于林蛙而言)葡萄糖注入血液,并辅以释放额外的糖醇,其结果 是血液的糖含量提高了几百倍。所有这些变化大大降低了林蛙血液的冰点,从而能有效地把血液变成一种含糖的防冻剂。