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漫威電影中美國隊長在二戰後被冷凍70年，復蘇後依然能打能殺，拯救世界。
跨越科幻的橋梁回到現實中，自然界中也不乏這樣的冷凍生物。
一種阿拉斯加木蛙能在寒冷環境中讓身體結冰8個月，進入「假死」狀態。
而其中的秘訣就是——憋尿。
冷血動物沒有恒定的體溫。
體內各種複雜的化學反應隨著溫度的變化而改變。
為了在寒冷和饑饉中存活，它們只好通過降低體溫進入類似昏睡的冬眠狀態。
這時新陳代謝等生理活動減慢，也就節省了能量的損耗。一些哺乳動物和少數鳥類也會進行冬眠。
在冬眠的北極熊
即使新陳代謝降低了，也只能最大限度地減少能量消耗。
而有些動物卻直接不進行新陳代謝，心跳與呼吸也驟然停止。
還在為它活活被凍死而感到同情，一段時間後它又奇跡般地蘇醒過來。
木蛙廣泛分布於北美洲，它是阿拉斯加分布最廣的青蛙。
冰天雪地的阿拉斯加當年就因沒有開發價值而被俄羅斯賤賣給美國（每英畝2美分）。
長年寒冷的極地氣候常常使冬季的夜晚降到-9至-18℃的低溫。而其中卻也蘊藏著奇妙的生命現象。
作為阿拉斯加的「土著」，木蛙自然有應對冷冽寒冬的獨門秘笈。
當外界溫度下降時，它的表面皮膚開始凝結一層冰覆蓋全身。
同時，大約60%的體內水分結冰凍結。
整只結冰的活體冷凍青蛙仿佛一個堅硬的易碎冰雕。
即使在-18℃的環境中，它也能做到長達8個月的「結冰」狀態。等到天氣回暖，木蛙體內外的冰逐漸融化，它則恢復生龍活虎的行動能力。
然而在複雜的機體結構中，木蛙的防凍機制可遠不止結冰這麼簡單。
大多數生物體耐受不住極端寒冷，是因為此時內環境中大部分的液體狀態發生了改變。
當溫度降低到冰點以下，細胞內液體凝固的冰晶會對細胞造成物理損傷。
而細胞間的冰晶膨脹會阻斷其間的物質交換，從而引發生理傷害。
同時細胞環境中物質濃度可能因液體水的減少而升高。
存在濃度差的情況下，細胞吸水過量會改變了細胞膜的通透性。這也就導致了離子進出細胞時受到阻礙。
最嚴重可能引發細胞死亡。
變溫動物為了適應溫度變化而具有更複雜的基因組。
在基因正常表達下，它們的變溫機制往往具有4~10個酶系統。以保證它們在不同溫度下可以完成內環境中的化學反應。
木蛙也是這種效應的一個顯著例子。
當溫度變得寒冷，它體內的基因將啟動血液中的冰晶核蛋白。
這種蛋白是木蛙忍耐冰凍的絕佳武器。
它限制了冰晶只在細胞外形成。而且細胞外多處形成一些小冰晶，避免形成大冰塊損傷細胞。
除此之外，通過降低冰晶形成的速率，細胞滲透壓變化也放緩了下來。
當細胞外的水結冰，其濃度的升高使細胞內的液體外滲。
細胞在安全的情況下逐漸脫水，平穩進入休眠期。
等滲、低滲、高滲情況下紅細胞的形態
當水中混合有其他溶質時，其凝固點會下降。因而水變得更不容易結冰。
木蛙的冷凍保護機制便是利用了這個原理。
從而讓自己的細胞、器官得到保護而免受破壞。
木蛙具有獨家秘方的冷凍防護劑——葡萄糖和尿素。
其實這兩種物質在其他生物體中也都是維持生命的基本物質。
只是在木蛙最大限度地發揮了它們的功能。
它們除了提供能量，還摻雜進血液中以降低冰點。
小分子物質進入細胞被利用
這就使得體內結冰的速度變得緩慢，達到保護細胞膜完整性的目的。
在細胞脫水後，充足的葡萄糖和尿素已經準備好，血液緩慢結凍，心臟也暫停了跳動。
於是木蛙就進入了不知限期的休眠狀態。
維持生命最基礎的物質是糖類。
而肝臟是木蛙體內最大的糖原庫，也就具有極其重要的使命。
在冷凍48小時內，肝臟將糖原分解為小分子的葡萄糖運輸進血液。而當休眠結束，殘餘的葡萄糖再轉化為肝臟糖原。
因此，重任加身的肝臟也在進化中得以強化。
阿拉斯加木蛙的肝臟重量占到總體重的22%。比起其他品種的木蛙大概多出兩倍。
青蛙的內臟結構
而原本作為代謝產物排出體外的尿素，此時卻成了秘密法寶。
經過尿素循環，尿素在肝臟中轉換出來並進入血液完成抗凍防寒的艱巨任務。
於是即使在長達8個月的休眠期內，木蛙也把尿憋著，把它用在有更需要的地方。
因此，按照人類的角度理解，木蛙可謂是重度「尿毒症患者」。
人體腎臟的工作過程
但實際上，木蛙異常強大的肝臟早已將有毒的尿素轉化為無害的氮。
進入血液後除了發揮溶質的功能外，還促進了休眠等溫體的代謝減退。同時，喚醒與休眠之間的轉換是通過調節酶的活性狀態做到的。
尿素、pH和溫度也就成為了遙控「喚醒/休眠」開關的按鈕。
然而，這種冬眠機制並不是木蛙與生俱來的。
阿拉斯加木蛙通過漫長的演變，才進化出強大的受凍能力。居住在美國東部俄亥俄州的木蛙則表現出不同的生理機制。
其腦類及全身的葡萄糖和尿素都具有較低的濃縮水平。
因此在同樣的低溫環境下，它因能量供應不足而具有更低的存活率。它們通常只能耐受-3至-6℃的寒冷條件。
而另一種昆蟲能在零下70℃的低溫下生存14年。
要知道，通常昆蟲只有幾個月的壽命。
它則因為強大的耐寒能力而成為了昆蟲界的「千年老妖」。
北極燈蛾生活在加拿大北極群島和格林蘭島的極寒地帶。
14年的壽命中，它的幼蟲形態就保持有大約7年。
這是因為毛茸茸的幼蟲大部分時間都會因寒冷而凍結。
北極燈蛾幼蟲
而只有每次短時間的解凍時，它才能在小範圍內尋覓食物。
經過漫長的積累與消耗，它才得以在最後一個夏天蛹化成蛾。
因此有人戲稱，北極燈蛾幼蟲的一頓飯吃了7年才喂飽肚子。
除了自身凍結的防冷凍機制外，美國生物學家發現它們經常服用一種特殊的食物。
這是一些含有帶毒的吡咯裡西啶生物鹼的食物。
這種生物鹼會抑制幼蟲的生長，但同時卻增加了20%的存活率。
因此猜測，抗寒體質的維持也許與該藥物存在一定程度的聯繫。
野茼蒿中含有這種生物鹼
雖然人體內沒有這類冰凍動物獨特的進化適應機制。
但至少通過對它的觀察研究，得出某種涉及葡萄糖水平和尿素處理過程的適應性過程。
電影和小說中常出現冷凍人的情節故事。
而現在人體冷凍技術也正在試驗當中。
把患病人體在極低溫下保存冷凍，直到將來先進的醫療科技能夠治愈時再解凍治療。
而正常人也可以通過這種方式做到永生的希冀。
人體冷凍也許是做到永生的可行手段，但也是一場向死而生的賭局。
冰冷的實驗室整齊排列著裡等待著「死而復生」的身體。
復蘇後的面臨的新世界既是憧憬也是迷茫。
唯一沒有改變的，是你的身體與固有認知。
通過這樣的方式留存生命，其意義與價值難道還依存嗎？
*參考資料
變溫動物過冬. 科學月刊.
Linda Crampton. Cryobiology: Frozen WoodFrogs and Adaptations for Survival. Owlcation. 2017.
Larson D J, Middle L, Vu H, et al. Woodfrog adaptations to overwintering in Alaska: new limits to freezingtolerance.[J]. Journal of Experimental Biology, 2014, 217(Pt 12):2193-2200.
Costanzo J P, do Amaral M C, Rosendale A J,et al. Hibernation physiology, freezing adaptation and extreme freeze tolerancein a northern population of the wood frog.[J]. Journal of Experimental Biology,2013, 216(18):3461-3473.
