目覚めて何万年後にタイムスリップすることは可能でしょうか？古代の線虫はそれができる

制作：中国科学普及協会

著者: 千宇 (中国科学院脳科学・知能技術研究センター博士)

プロデューサー: 中国科学博覧会

『アベンジャーズ』のキャプテン・アメリカは、第二次世界大戦末期の作戦中に凍った海に落ちた。 2011年まで彼の魂は解けなかった。彼にとってはそれは単なる長い夢だったのかもしれないが、過去70年間で世界全体が世界を揺るがすような変化を経験してきた。

キャプテン・アメリカ アナと雪の女王

(写真提供: キャプテン・アメリカのスチール写真)

では、現実世界では、私たち自身も凍らせて未来で目覚めることができるのでしょうか?

古代の線虫ならできる！

2018年、科学者たちはシベリアの永久凍土に何万年も凍りついていた古代の線虫を復活させた。当時、彼らの生命は42,000年前に始まったと考えられていました。 2023年の最新の研究で、科学者たちは精密な放射性炭素検出技術を使用して、これらの古代の線虫が少なくとも4万6000年前にシベリアで「完全に目覚めた」状態、つまり「仮死状態」または「隠蔽生命体」にあったことを発見した。

46,000年前の線虫

（画像出典：参考文献[1]）

クリプトバイオティック状態では、生命の代謝能力は検出できないレベルまで低下し、これは生命の一時停止ボタンを押すのと同じことになります。一般的な例としては、ミツバチの腹部に2500万年から4000万年保存されたバチルス胞子や、1000年から1500年前に古代の湖に保存された蓮の種子などがあり、これらはすべて発芽を続け、中断された生命を再開することができます。クマムシ、ワムシ、線虫などの後生動物も長期間にわたり隠蔽生物状態を維持することができます。たとえ何十年、あるいは何万年も冷凍されていたとしても、解凍されて常温に戻れば生き返り、正常に食べたり飲んだり繁殖したりできるようになります。

クマムシは藻類を食べた後に「移動する」

（画像出典：辻本恵）

カエル、ヘビ、クマなどのより進化した動物は、基本的に 1 冬だけ冬眠して低い代謝レベルを維持することができます。アラスカには北米アメリカヤマガエルの一種が生息しています。毎年約8か月間冬眠し、-4℃で2か月間凍結した後も解凍されても生存することができます。

では、人間も線虫のように何万年も冷凍され、その後解凍されて生き返ることはできるのでしょうか?残念ながら、現時点ではこれは現実的ではありません。

なぜ人間はそれができないのでしょうか?

子供の頃にいたずらをして、誤ってビールやコーラなどの炭酸飲料を急速冷凍層に入れてしまった場合、水が氷に変わるときにボトルが破裂しやすいことを知っておく必要があります（注意：この操作は非常に危険なので、絶対にしないでください）。

凍ったビールでビール瓶が破裂

（写真提供：veerフォトギャラリー）

人間は細胞で構成されています。低温環境では、細胞内液中の水分が凍結して形成された氷の結晶が、ビール瓶に氷の結晶が突き刺さって粉々に砕け散るのと同じように、細胞に直接ダメージを与える可能性があります。同時に、水分子がゆっくりと整然とした結晶構造に配列する過程で、もともと水に溶解しているナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩などの沈殿も排除されます。高濃度の塩分は細胞に脱水損傷を引き起こし、死に至ることもあります。

前述のクマムシは樽型に丸まり、体内の水分量をわずか 3% まで減らすことができます。完全に脱水状態になると、代謝がほぼ停止した「ゾンビワーム」になることがあります。同時に、体内で生成されたトレハロースを使用して体内の水分を補充し、体液が氷の結晶を形成して自身の細胞を傷つけるのを防ぎます。アラスカンウッドフロッグは体内の尿素とブドウ糖を通じて体液の濃度を変え、体液の凝固点を効果的に下げます。これにより、凍結した水の含有量が大幅に減少し、細胞への損傷を回避できます。

トレハロース、尿素、ブドウ糖など、氷の結晶の発生を防ぎ細胞を傷つける作用を持つ上記の物質はすべて「凍結防止剤」と呼ぶことができます。そのため、人工凍結の第一段階は通常、凍結した生物の水分含有量を可能な限り減らし、グリセロールなどの複合成分を注入した凍結保護剤を注入して、生物が目覚めた後の細胞の生存率を最大化することです。

天日干しや乾燥で作られたドライフルーツは保存期間を延ばすことができます

（写真提供：veerフォトギャラリー）

カエル、ヘビ、サンショウウオ、カメなど、自然凍結から復活できる脊椎動物は多く、これらはすべて変温動物であり、温度が変化する動物です。残念なことに、人間は体温が下がると問題が生じる温血動物です。彼らはこれらの動物ほど急速に脱水したり、体内の「凍結防止剤」の濃度を自然に調節したりすることができず、したがって代謝能力を最小限に減らすことができません。

凍結融解後の細胞の生存率が99％と高いとしても、約860億個のニューロンを持つ人間の脳では、8億6000万個のニューロンが死滅し、脳の繊細な機能の正常な機能に影響を及ぼす可能性がある。意識に関わる脳だけが保存されていれば、身体が炭素ベースであろうと機械で構成されたシリコンベースであろうと関係ありません。 「私」はやはり「私」であり、「三体」の雲天明と同じです。たとえ身体が完全に消滅したとしても、脳が残っている限り、人は考え続けることができるのです。

脳の冷凍保存技術はどの程度進歩したのでしょうか?

冷凍されたハムスターの脳は、60% が結晶化されていれば目覚めさせることができます。

2015年、アメリカ脳保護財団の資金援助を受けた21世紀医学研究所が、ウサギに対してアルデヒド安定化完全凍結保存手術を実施した。具体的な操作は、生きたウサギの頸動脈にグルタルアルデヒドを灌流し、次にエチレングリコールの濃度を高めながら数時間かけてゆっくりと灌流し、最後に-135℃で凍結してウサギの脳を固定します。凍結された脳を再度加熱して解凍した後、研究者らは脳の切片から、脳の構造が非常によく保存され、シナプスは非常に明瞭で、神経細胞は基本的に損傷を受けていないことを観察した。

ウサギの脳は細胞損傷なしで保存・再生に成功

（画像出典：参考文献[7]）

ウサギの脳は良いですが、人間の脳はどうでしょうか？

2024年5月、我が国の復旦大学の研究者らは、メチルセルロース、エチレングリコール、ジメチルスルホキシド、Y27632選択阻害剤（この方法はMEDYと呼ばれる）を使用して、神経細胞の構造を破壊したり機能活動に影響を与えたりすることなく、さまざまな脳オルガノイドやヒトの脳組織を凍結保存する方法を確立することに成功しました。

この方法はシナプス機能を保護し、小胞体媒介アポトーシス経路を阻害することができるため、さまざまな神経オルガノイドや生きた脳組織を大規模かつ確実に保存することができます。この方法は、人間の脳を18か月間「凍結」し、その後安全に取り出すことができるため、すでに大きな進歩と言えます。

MEDY脳臓器凍結保存技術の概略図

（画像出典：参考文献[8]）

人体の「凍結融解」による復活にはどれくらいの時間がかかるのでしょうか？

1967 年 4 月、カリフォルニア大学の心理学教授ジェームズ・ベッドフォード教授が進行した腎臓癌で亡くなりました。彼は将来の医学の発展を期待して、自分の体を冷凍保存することに決めた。

彼の死後、遺体は急いでマイナス196℃の液体窒素が入った特別な金属容器に納められた。冷凍作業全体に成熟した技術と専門家のサポートが欠けていました。そこで2024年6月、ベッドフォード教授の遺体が解凍された後、科学者たちは彼の脳と体がひどく損傷しており、人生をやり直すことは不可能であることを発見しました。クライオスタット内で50年以上も待った後、教授は復活することはできなかったが、これにより非常に貴重な解凍データが得られた。

最初の「冷凍人間」

(画像出典: Cryonics)

現在、米国には2つの最大の人間冷凍保存企業があり、1つはアルコー延命財団、もう1つはアメリカ人間冷凍保存研究所です。すでに世界には、未来へ旅して「復活」することを願って死体を冷凍保存している人が何百人もいるが、解凍して復活することに成功した例はまだない。冷凍された人々の大半はすでに高齢者であり、中には末期症状や重篤な疾患を患っている人もいた。彼らの個人的な状況が悪いと、「解凍」の成功率がさらに低下することがよくあります。

完全な蘇生への願いに基づき、人体の臓器や優れた動植物の遺伝資源の凍結保存技術が急速に発展しています。おそらく将来的には、脳を保存して解凍し、機械と組み合わせて「蘇生」させるだけで済むようになるでしょう。これにより、凍結と解凍の技術的要件が軽減されるだけでなく、古くなった、もろくなった、または病弱な炭素ベースの肉も取り除くことができます。

人体保存技術がうまく応用されれば、誰もが冷凍庫に入って冬眠し、蘇生後数万年後の未来に直面する機会が得られるだろう。では、命を続けて未来を迎えるために、誰が救われるべきでしょうか?未来の人々は、時代遅れの考えやスキルを持つ過去の人を歓迎するでしょうか?もし冷凍された人々の世話をしている会社が倒産したら、これらの「死体」の「生命の安全」に誰が責任を持つのでしょうか？

人体の「凍結融解」による復活を実現するには、技術、倫理、法律の面でまだ長い道のりが残っている。

参考文献

[1] Shatilovich A、Gade VR、他。シベリアの新たな線虫種

永久凍土は、C. elegans の持続幼虫と、隠蔽生存のための適応メカニズムを共有しています。 PLoS Genet、2023、19(7):e1010798。

[2] Keilin D. レーウェンフック講演会—アナビオシスまたは潜在生命の問題：歴史と現在の概念。 Proc R Soc Lond Ser B—生物科学。 1959年; 150:149–191.

[3] Cano R、Borucki M. 2500万～4000万年前のドミニカ産琥珀中の細菌胞子の復活と同定。科学。 1995年; 268: 1060–1064.

[4] シェンミラーJ. 神聖な蓮、中国古代の長寿の果実。種子科学研究2002年; 12: 131–143.

[5] Guidetti R、Jo¨nsson KI.半陸生微小後生動物における長期の無水生存。 Jズール。 2002年; 257:181–187.

[6] 辻本 誠・井村 聡・神田 秀雄. 30年以上凍結保存されたコケ類サンプルから回収された南極クマムシの回復と繁殖.低温生物学。 2016年;

[7] ロバート・L・M、 Gregory MF、アルデヒド安定化凍結保存。低温生物学71（2015）448-458。

[8] Xue WW、Shao ZC他「ヒト脳組織の効果的な凍結保存と

神経オルガノイド。 2024、セルレポートメソッド4、100777