冬眠動物的秘密武器

　　北風(fēng)勁吹，大雪紛飛。寒冷的冬天來了，動物過冬都有自己的高招，像蝙蝠、刺猬、松鼠、青蛙、蛇等都在冬眠中安全過冬。不止是這些小動物，大型動物如熊，它也會找一個大樹洞，躲在里面安安靜靜地冬眠。動物冬眠的現(xiàn)象十分奇妙，引起仿生學(xué)家極大的興趣，開發(fā)出很多奇妙的產(chǎn)品，我們先從動物冬眠的現(xiàn)象說起。
　　冬眠，就是一些冬眠動物在冬天連續(xù)睡覺，以度過寒冷冬季的行為。冬眠動物的種類分為三種：第一種為蛇、蛙等兩棲爬行類的冬眠；第二種為松鼠等小型恒溫動物；第三種為熊類。熊在冬眠時體溫只下降幾度，近于睡眠和冬眠之間。還有一些昆蟲是以蛹的形式過冬。
　　
　　奇妙的冬眠現(xiàn)象
　　
　　動物冬眠有很多奇妙的甚至是不可思議的現(xiàn)象。加拿大山鼠冬眠長達半年，鉆進地穴內(nèi)將身體蜷縮一團，呼吸幾乎停止，脈搏也變得極為微弱，體溫下降到僅有5攝氏度，簡直像死去一樣。
　　松鼠睡得更死，把一只冬眠的松鼠從樹洞中挖出，它的頭好像折斷一樣，怎么搖都不會張開眼，用針也刺不醒，只有把它烘熱才能動起來。刺猬冬眠的時候，簡直連呼吸也停止了。
　　動物冬眠的時間差別很大，一般為3個多月，西伯利亞的旱獺和我國北方的刺猬，一次冬眠達200天，而黑貂卻只有20多天的冬眠。
　　動物冬眠的原因主要有兩個，一是冬季環(huán)境溫度的降低，天寒地凍需要散發(fā)大量的能量；二是食物的極度缺乏。這使一些動物在長期自然演變中，產(chǎn)生出一種適應(yīng)性休眠狀態(tài)，用以抵御冬季低溫的不利生活條件。
　　
　　冬眠動物的秘密武器之一——“冬眠素”
　　
　　動物冬眠引起了生物學(xué)家的關(guān)注。他們發(fā)現(xiàn)冬眠動物體內(nèi)會發(fā)生一系列奇特的生理變化。心臟的跳動特別緩慢，肺的呼吸減慢，一次呼吸最長達10分鐘……至于冬眠動物調(diào)節(jié)的機制究竟是怎樣的，人們至今仍在探索，冬眠的深層秘密遠遠沒有揭開。
　　不過，人們已經(jīng)取得一些可喜的進展了。科學(xué)家做了一個實驗，先用人工條件使黃鼠進入冬眠，抽取其血液，注入到其他歡蹦亂跳的黃鼠體中，這些黃鼠也馬上進入了冬眠。實驗還表明，已連續(xù)冬眠幾周的動物血液，比剛進入冬眠的動物血液，其誘發(fā)冬眠的作用更強烈。科學(xué)家利用電腦、示蹤原子、電子顯微鏡等技術(shù)發(fā)現(xiàn)：冬眠動物血液中存在三種奇異的微小顆粒，簡稱DADLE物質(zhì)，都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子化合物，它們也被稱為“冬眠素”，具有誘發(fā)動物冬眠的作用。
　　動物的冬眠現(xiàn)象促進了關(guān)于“睡眠”的研究。睡眠占據(jù)了人生的三分之一時間，對于人們的生活影響很大，人們不斷探索睡眠的秘密。“冬眠素”的出現(xiàn)啟發(fā)了人們，普通動物睡眠怎樣呢?生物學(xué)家也做了一個試驗：把一只狗或山羊累得筋疲力盡，長時間不讓它睡覺，然后抽取一些血液或腦脊髓液，再注入貓、狗體中，僅僅萬分之一克，就能使后者沉睡幾個小時。利用精密的分析方法，得知組成這種睡眠素的成分是一種胞壁肽，稱作“s一因子”，與“冬眠素”相似，也是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的一種高分子化合物。實際上“冬眠素”從結(jié)構(gòu)上和作用上，也屬于“睡眠素”的一種，所以有時人們統(tǒng)稱為“睡眠素”。
　　睡眠素不同于安眠藥，它是在腦內(nèi)生成的內(nèi)源性化合物，對身體沒有任何副作用。科學(xué)家已經(jīng)找到了幾種結(jié)構(gòu)不同的睡眠素，它們在睡眠過程中能起不同的作用：有的能起催眠作用，使人很快進入睡眠狀態(tài)；有的能使人的睡眠時間延長；有的則能使睡眠更加深沉，更加安穩(wěn)……
　　科學(xué)家正在加緊研究睡眠素結(jié)構(gòu)，以便找到人工合成的方法，一旦揭開其中的奧秘，那意義可說是極其重大。首先，可以為無數(shù)失眠病人解除痛苦。現(xiàn)在世界上有將近五分之一的人患有失眠病癥，失眠對人們生活質(zhì)量影響很大，大量使用各種安眠藥，其副作用令人擔(dān)憂；其次，“睡眠素”的出現(xiàn)還為醫(yī)生找到一種新療法：手術(shù)后給病人注射微量睡眠素，根據(jù)需要使病人熟睡幾天或十幾天，這時睡眠就是最好的鎮(zhèn)靜藥物，病人一覺醒來，傷口已然愈合了；還有，在牲畜和魚類遠途運輸中，喂養(yǎng)管理是個難題，死亡率一直較高，如果使用睡眠素，讓它們在旅途中酣然入睡，到了目的地再醒來，那多方便啊!
　　還有的仿生學(xué)家提出：破譯了生物冬眠密碼，可研制出誘導(dǎo)宇航員在太空旅行中進入“冬眠”的方法。宇航員能夠在漫長的宇宙航行中沉睡幾月、幾年，而不影響身體健康，使人類飛向茫茫宇宙能夠成為現(xiàn)實。
　　
　　冬眠動物的秘密武器之二——“防凍液”
　　
　　凍傷是冬天寒冷地區(qū)的常見病，凍傷的原因簡單地說，就是因為組織細胞冷凍所致。組織細胞內(nèi)或細胞間形成了冰晶，活的細胞組織一旦被凍結(jié)，膨脹的冰晶體勢必使細胞膜受到破壞甚至破裂，就會使細胞組織死亡；即使沒有完全被凍結(jié)，細胞液活動不利，也會造成嚴重的后果。
　　可是，冬眠動物在“冬眠”時一動不動，主動保暖是絕不可能的，那么它們是怎樣解決這一難題的呢?說起來令人驚奇：它們主要是靠降低體內(nèi)液體的冰點，防止細胞組織被凍結(jié)，從而大大提高了抗寒的能力。怎樣降低體內(nèi)液體的冰點呢?辦法就是產(chǎn)生大量的“防凍液”。
　　科學(xué)家們將一些青蛙冷凍起來，5天以后，再慢慢地使之解凍，這些青蛙解凍后依然活蹦亂跳。科學(xué)家們在青蛙冷凍時的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了人們在防凍劑中常用的物質(zhì)——種復(fù)雜的有機化合物，它可以成功降低體內(nèi)液體的冰點。自然冬眠的青蛙體內(nèi)也存在這種“防凍劑”，而到了春暖花開時，活蹦亂跳的青蛙體內(nèi)再也找不到這一物質(zhì)了。
　　據(jù)調(diào)查，全球50％以上的汽車發(fā)動機故障來源于冷卻系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)有兩大難題：第一是水垢問題，水垢附著在水箱的金屬表面，使散熱效果越來越差，清除起來也很困難；另一個難題是，水在O攝氏度以下就要結(jié)冰，會使散熱器凍壞甚至開裂。解決冷卻水的難題就需要加入防凍液。目前市場上大部分防凍液是以乙二醇為主要原料的產(chǎn)品，再加入適量的有機或無機鹽類來達到防腐、防銹、防水垢功效。防凍液的成分比較復(fù)雜，成本較高，需求量卻很大。
　　冬眠動物“防凍液”的發(fā)現(xiàn)，令人們眼前一亮，這么復(fù)雜的“防凍液”，動物自己就可以輕易生產(chǎn)出來，而且質(zhì)量如此之高，性能如此完美。雖然不同地區(qū)冬眠動物的“防凍液”降低冰點的性能不完全相同，但都可以保護自己安全過冬。科學(xué)家正在加緊破譯這種生物“防凍液”的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如果能大量制造出來，仿生學(xué)對人類又是一個巨大的貢獻。
　　
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