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　　20世纪70年代初期，气候学家在格陵兰岛北部的冰川和冰原　　下发现了沉封已久的历史气候“档案”。当然，要取得这些档案确　　是一件艰难而危险的工作，就如同要从一大堆白色的衣服里找到一　　只白色的实验小鼠一样。同时，这项工作对研究者的体力也是一次　　巨大的考验。多个国家组成的科学考察队伍拖着数吨重的机器，徒　　步穿越万里冰原，有时还需攀登数十千米，忍受高原反应和刺骨的　　寒冷，才能够在3千米厚的冰川上打出一个洞。但是所幸的是，科　　学家们最终获得了原始而准确的记录，这些关于过去年月中降水量　　和温度的“记录”在几千年里从未受到任何污染，而且经过简单的　　化学分析就能为我们所用。
　　到了20世纪80年代，冰芯的发现进一步证实了晚冰期的存　　在，这一次持续了1　000年左右的剧烈降温大约出现在13　000年　　前。不过，这还只是冰山一角。
　　1989年，一支美国远征队在格陵兰岛厚达3千米的冰原上打了一个直通底部的洞，由此获得了过去11万年间的气候资料。而　　距此仅30千米外，一支欧洲的队伍也在进行同样的研究。4年后，当两支队伍都接触到冰原底部时，他们的发现再次改变了“快速变化”的含义。
　　对冰芯的分析发现，晚冰期———这个最后的冰期，仅仅持续了3年时间便宣告结束。从冰期到非冰期的时间不是3　000年，也不是300年，而是短短3年。不仅如此，冰芯还揭示了晚冰期的开始　　仅用了10年。这个过程是如此迅速，以至于科学家们都不再使用　　“迅速”，而是用“转瞬间”进行描述。威尔特博士2003年在他的　　书中总结到：
　　20世纪50年代，科学家们认为温度的波动需要上万年的时　　间；70年代，他们认为这一时间进程约为数千年；80年代，他们　　认为仅需要数百年时间就足矣；而现在，这一时间被进一步缩短为数年。
　　科学界现在所研究的气候突变其实只发生在过去11万年间。　　事实上，这11万年才是真正唯一稳定的时期。照此推断，现在的　　情况不再是认识过去的关键，而仅仅是一个意外。
　　对于晚冰期是如何使整个欧洲大陆迅速重返冰期的，最有可能　　的解释是大西洋“传送带”，也就是温盐环流发生了中断。传送带　　正常工作，或者至少是像以前一样工作时，它可以将热带海水从海　　洋表面带到北方。在那里，海水变冷，密度增大，表层海水沉入海　　底，再通过海洋底部流回热带。受到环流影响，伦敦虽与新西伯利　　亚处于同一纬度，却属于温带。而来自格陵兰岛冰原融化所产生的　　大量温淡水中断了这一传送带，从而对全球气候带来巨大冲击，将　　欧洲变成了一个冰窖。
　　晚冰期以前，欧洲大陆上的先祖们还过着衣食无忧的生活。科　　学家们用DNA信息研究人类迁徙现象发现，那些从非洲迁徙到欧洲的人在这段时间里曾朝着更北部的地方迁徙。在晚冰期前的一个　　冰期里，虽然这些地方当时还不适宜居住，但已经和现在一样温暖　　如春了。于是人类迅速在那里定居下来，繁衍生息。
　　然而，仅仅一个冰期后持续温暖的气候便迅速结束，并开始向　　反方向发展。仅10年左右的时间，全球温度下降了近2℃。水被　　限制在冰层下，海平面下降了上百米。森林和草地变成了荒漠和峭　　壁，几万米长的海岸线布满冰层。即使地处温带的西班牙和葡萄　　牙，冰川也都随处可见，同时巨大的冰川还在不断向南推移。晚冰　　期的到来，为世界带来了翻天覆地的变化。
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突如其来的冰河期对人类的考验（3）
虽然人类最终生存了下来，但是这突如其来的变化对人类，特　　别是北迁的人类无疑是巨大的灾难。他们所具有的生存技能，无论　　是建造房屋还是狩猎，都毫无用处，不计其数的人在这场灾难中被　　冻死或饿死。考古学家进行的碳质谱年代分析明确地显示，这一段　　时期北欧人口数量迅速下降，人类的活动也明显减少。
　　但还是有人幸存下来。这些幸存者是如何做到的？其中有些可能得益于整个人类社会的发展。很多科学家都认为晚冰期加速了狩　　猎型社会的瓦解，并代之以农业的兴起。但是个体的生理适应和自　　然选择又如何呢？科学家们发现有些动物在此非常时期进一步完善了它们的本能，以便在这个寒冷的时期存活下来。后面我们将会介绍的林蛙就是一个典型的例子。那么人类会采取何种应对措施呢？　　欧洲人“选择”血色病基因帮助携带者免受瘟疫之苦，那么是否与此类似特点的基因能够帮助其携带者提高抵御寒冷的能力呢？为了　　找到答案，我们有必要首先看看严寒对于人类的影响。
　　

对抗严寒，我们需要脂肪（1）
2002年7月，一代传奇棒球明星泰德·威廉姆斯刚刚过世，就被火速送到美国亚利桑那州斯科茨代尔的一个温泉疗养地。当　　然，这里并不是真正意义上的疗养地，而是艾克生命延拓人体冷冻　　实验室。经过理发、洁面后，威廉姆斯被迅速冷冻起来，他之所以　　被存放于此是因为他的儿子希望未来的医学能够帮助其死而复生。
　　艾克实验室将威廉姆斯的头部和躯体分离，研究人员在他的头　　上打了两个硬币大小的洞，将其冷藏在…160℃的液氮中（同时另　　有冷藏箱储存其躯体）。艾克实验室在其广告册上宣称，到21世纪　　中期，“成熟的纳米技术”就可能会让冰冻的身体重获新生。但他们同时也申明，对于接受人体冷冻疗法的死者，后来者将优先复生，也就是说先被冷冻起来的人会等更长的时间。
　　而这也许将是非常、非常长的时间，甚至永远。同时不幸的　　是，尽管威廉姆斯和其他66具冷冻尸体躺在了艾克实验室中，但人体组织对于冷冻的反应并不太好。水被冷却的时候会变成小块锋利的晶状体，因此，当人体被冷冻的时候，血液中的水也被冷却，　　形成的冰片能刺破血细胞，并引起血管破裂。这就如同冬天在没有　　暖气的房间里，水管中的水可能会引起水管破裂一样，所不同的是　　血管没有人负责修理。
　　当然，人体无法在极端寒冷的条件下生存，并不意味着我们的　　身体不能进化出多种方式来对付严寒。其实，我们的身体中已经存　　在这样的进化。我们的机体不仅能意识到寒冷的危害，而且能全副　　武装抵御寒冷。回想一下，当你感到寒冷的时候，比如在冬天的早　　晨为了看阅兵仪式而站在原地一动不动达几个小时，或者坐着雪橇　　穿过寒风凛冽的山间，你必然会全身颤抖。这是机体的第一个反　　应。当你颤抖时，肌肉里储存的糖原就会被燃烧以产生热量。而接　　下来发生的情况就不那么明显了，但你仍然能感觉到它的存在。手　　脚麻木，这是机体的下一个行动。机体一旦感到寒冷，就会收缩四　　肢的血管。首先是手指和脚趾，接下去是手臂和腿。随着血管壁的收缩，血液就会涌向躯干部分。虽然这可能付出四肢冻伤的代价，　　但却足以保证身体的重要脏器能保持在一个相对安全的温度下。这　　就是人体“舍卒保帅”的分配原则———放弃四肢，保全脏器。
　　对于挪威渔民或因纽特猎人而言，由于他们的祖先长期生活在　　极度寒冷的气候下，因此对寒冷的生理反应的进化又较普通人更进　　了一步。在经历了一段时间的寒冷之后，他们四肢中收缩的血管可　　以重新自由地膨胀，温暖的血液得以迅速地流向麻木的四肢，然后　　再次通过血管收缩流回躯干。这种间歇性的周期性收缩和释放被称　　作“刘易斯波”或“猎人反应”，它可以为机体提供足够的热量以　　保护四肢免受实际的伤害，同时又能确保重要器官的安全和温暖。　　因纽特猎人可以在数分钟内将双手皮肤的温度从冰点迅速提升到　　10℃；而对于绝大多数人来说，要实现这种改变则需要历经更长的　　时间。与此相反，那些在温暖气候环境中成长的其他种族的后裔们　　就不具有这样可以同时保护四肢和躯体的本能。这有助于解释为什　　么在寒冷地区的战争中，非洲裔美国士兵比其他士兵更容易冻伤。
　　打寒战和血管收缩并非机体产生和保存热能的唯一途径。在婴　　儿和一些成年人身上存在的一种棕色脂肪也能够产生热量。当人体　　暴露于寒冷环境中时，这种脂肪能够快速启动起来。葡萄糖可以被　　普通脂肪细胞储存起来以备不时之需，而棕色脂肪细胞则能够将其　　转化为热量（生活在寒冷气候里的人，棕色脂肪可以燃烧70％）。　　科学家们将棕色脂肪释放能量的过程称为非颤抖式产热，因为产生　　这种热量的过程不涉及肌肉运动。在数小时的短暂时间里，颤抖是　　最好的产热方式。一旦肌肉中存储的糖原被消耗殆尽，颤抖就不能　　再发挥作用，同时还会引起身体疲劳。只要有葡萄糖存在，棕色脂　　肪就能够持续不断的提供热量；并且与其他很多组织不同，它并不　　依赖胰岛素将葡萄糖带进细胞中。
　　没有人会写一本《棕色脂肪减肥方法》的书，因为它需要的不仅仅是生活方式的改变，没有生活在严寒条件下的人通常不会具有　　很多棕色脂肪。如果希望长出大量的棕色脂肪并让其发挥作用，人　　必须在严寒条件下生活数周。值得注意的是，我们这里所提及的严寒是像北极附近一样的寒冷。此外，一旦你不再睡在冰窟里，你的棕色脂肪也就停止工作了。
　　

对抗严寒，我们需要脂肪（2）
身体对于寒冷还会产生其他反应。尽管这些反应的原理还尚待　　确定，但是你可能已经在不知不觉中经历若干了。比如，经过一段时间的寒冷后，大多数人的反应都是想小便。这一现象曾使医学研　　究人员困扰了数百年。1764年，萨瑟兰博士在英格兰推出了一种沐浴疗法。这种疗法是让患者呆在一种能治病的、冰冷的水中。在记录治疗反应的时候，他注意到当患有“浮肿、黄疸、麻痹、风湿　　痛或背部疼痛”的患者浸泡在水中时，他们的尿量超过了其饮水量。萨瑟兰将这种现象归结于外部水的作用，认为是外部的水压将患者体内的水挤压了出来。直到1909年，研究人员将多尿与寒冷　　反应联系起来后，这种观点才被推翻。
　　但是对于遇冷排尿，即寒冷时需要小便的主流解释仍然是压力学说。这里所指的不再是外部压力，而是内部压力。这种理论认为四肢血管收缩时，体内的血压升高，于是机体对肾脏发出信号，要求将体内多余的水分排出。但是这并不能完全解释这种现象，特别　　是在最近的一些研究结果公布之后。
　　美国陆军研究院环境医学分院对人体在极端热、冷或处于深水　　和高原环境下的反应进行了为期20年的研究。所得到的结果证实，　　当环境温度迅速降低至冰点时，即使是生活在极度寒冷条件下的人　　仍然有遇冷排尿的反应，因此对于“我们感到寒冷时，为什么需要　　小便”的问题仍然没有解决。当然对于医学研究者而言，这个问题　　也并非十分紧迫。但是你很快就会发现，这个问题的答案可能具有　　神奇的作用，可能有助于解决一些更为严重的问题，如某种困扰着亿患者的疾病。
　　

超甜冰葡萄酒的提示
现在让我们暂且放下遇冷排尿的问题，将目光投向法式晚餐中的奢侈品——美味而珍贵的冰葡萄酒。这种酒的发现据说完全出于　　偶然。400年前，一位德国葡萄酒商希望他的葡萄能在晚秋多生长　　一段时间，却不幸遇上了突如其来的霜冻。葡萄奇怪地皱缩了，他不愿让一年的辛劳付诸东流，于是决定用这些冰冻葡萄做些什么以尽量减少损失。他将葡萄解冻后，像平时一样进行压榨处理，但　是结果却让人大失所望：与预计量相比，最后仅得到了八分之一的果汁，不过他仍然将这些微不足道的产品进行了发酵。
　　出人意料的是，葡萄酒商得到了一种异常甜美的葡萄酒。经过　　这次具有传奇色彩的收获后，一些酒商开始专门酿造冰葡萄酒，他　　们通常每年在霜冻之后才采集葡萄。如今我们根据葡萄酒的糖含量，对其进行评选和分级。餐桌上一般饮用的葡萄酒中含糖量为　　0％～3％，而冰葡萄酒则达到了18％～28％。　　水分的丧失造成葡萄的皱缩。从化学角度看，我们不难理解为什么葡萄在受冻后可能出现失水的现象，这是因为冰晶体的减少降　　低了对水果脆弱外膜的破坏。
　　那么糖浓度的大幅增加也能发挥作用吗？回答是肯定的。冰晶　　体只能由纯净水组成，但是结晶的温度却是由水中含有的其他物质　　决定的。任何溶解在水中的物质都会影响液态水形成六角形固体冰　　晶的能力。举例来说，一般情况下，富含盐的海水在℃结冰，而不是在纯水冰点的0℃；人们冰箱里的伏特加，通常其体积的40％是酒精，而这些酒精对结冰具有很大的影响，当温度降至　　　　　…29℃左右时，伏特加才会结冰。即使是大多数的天然水也不会正好在0℃时结冰，因为它们通常都含有一些矿物质或其他杂质，从而降低了冰点。
　　和酒精一样，糖也是一种天然的防冻剂。溶液中含糖量越高，　　冰点就越低。（深谙含糖量和结冰间关系的食用化学家们正在开发　　一种无糖的半固体饮料。在常规的半固体饮料中，人们利用糖控制　　饮料的固液状态，防止液体完全结冰。因此，在尝试生产无糖半固　　体饮料时，必须控制饮料的固液状态，减少无糖冰块的产生。根据　　最近的报道，经过20年的努力，研究团队已经将人工甜味剂和木糖醇结合，开发出了一种新型的减肥半固体饮料。）因此当霜冻征兆出现后，葡萄排除水分，从两个方面保全了自己：首先是减少了　　水容量；其次是提高了剩余水中的糖浓度。通过这两点，葡萄就能　　抵御更低的温度而不至于结冰。
　　减少水分应对寒冷？这听起来甚为耳熟，不就如同遇冷排尿吗？糖含量高的现象，我们不也似曾相识吗？但当我们回到糖尿病　　之前，我们还得到动物王国转一圈。
　　

神奇林蛙的启发（1）
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