Стотици животински видови можат да хибернираат. Метаболичката стапка во нивните организми е намалена за десет пати. Тие не можат да јадат и тешко дишат. Оваа состојба и понатаму е една од најголемите научни мистерии. Решавањето може да доведе до откритија во многу области, од онкологија до летови во вселената. Научниците сакаат да направат човек да хибернира.
„Работев во Шведска една година и една година не можев да ги натерам гоферите да заспијам“, признава Људмила Крамарова, виш истражувач на Институтот за теоретска и експериментална биофизика на Руската академија на науките (Пушчино).
На Запад правата на лабораториските животни се детализирани – почива Декларацијата за човекови права. Но, експериментите за проучување на хибернацијата не можат да се спроведат.
– Прашањето е зошто да спијат ако е топло во куферот и се хранат од стомакот? Гоферите не се глупави. Овде, во нашата лабораторија, тие брзо ќе заспијат со мене!
Најљубезната Људмила Ивановна строго чука со прстот на масата и зборува за лабораторискиот говорник што живеел кај неа. "Сусја!" викна таа од вратата. „Плати-плати!“ – одговори гоферот, кој генерално не е скротен. Оваа Сусија не заспала ниту еднаш во три години дома. Зимно време, кога во станот стануваше забележливо постудено, тој се качуваше под радијаторот и ја грееше главата. "Зошто?" прашува Људмила Ивановна. Можеби регулаторниот центар на хибернација е некаде во мозокот? Научниците сè уште не знаат. Природата на хибернацијата е една од главните интриги во модерната биологија.
Привремена смрт
Благодарение на Microsoft, нашиот јазик е збогатен со уште еден звучен збор – хибернација. Ова е името на режимот во кој Windows Vista влегува во компјутерот со цел да се минимизира потрошувачката на енергија. Се чини дека машината е исклучена, но сите податоци се зачувуваат во исто време: го притиснав копчето - и сè работеше како ништо да не се случило. Истото се случува и со живите организми. Илјадници различни видови - од примитивни бактерии до напредни лемури - можат привремено да „умираат“, што научно се нарекува хибернација или хипобиоза.
Класичен пример се гоферите. Што знаете за гоферите? Нормални такви глодари од семејството на верверички. Тие сами копаат визон, јадат трева, се размножуваат. Кога ќе дојде зимата, гоферите одат под земја. Тука, од научна гледна точка, се случува најинтересното. Хибернацијата на Gopher може да трае до 8 месеци. На површината, мразот понекогаш достигнува -50, дупката замрзнува до -5. Тогаш температурата на екстремитетите на животните паѓа на -2, а на внатрешните органи на -2,9 степени. Патем, за време на зимувањето, гоферот спие по ред само три недели. Потоа излегува од хибернација неколку часа, а потоа повторно заспива. Без да навлегуваме во биохемиски детали, да речеме дека се буди да моча и да се истегне.
Замрзната земја верверица живее во бавно движење: пулсот паѓа од 200-300 на 1-4 отчукувања во минута, епизодното дишење - 5-10 вдишувања, а потоа нивно целосно отсуство за еден час. Снабдувањето со крв во мозокот е намалено за околу 90%. Обичен човек не може да преживее ништо блиску до ова. Тој дури и не може да стане како мечка, чија температура за време на хибернацијата прилично опаѓа - од 37 на 34-31 степени. Овие три до пет степени ќе ни беа доволни: телото ќе се бореше за правото да го одржува срцевиот ритам, ритамот на дишење и да ја врати нормалната телесна температура уште неколку часа, но кога ќе завршат енергетските ресурси, смртта е неизбежна.
влакнест компир
Дали знаете како изгледа гофер кога спие? прашува Зариф Амирханов, виш истражувач во Институтот за клеточна биофизика. „Како компири од визбата. Тешко и ладно. Само крзнени.
Во меѓувреме, гоферот изгледа како гофер - весело глода семиња. Не е лесно да се замисли дека ова весело суштество може одеднаш да падне во ступор без причина и да го помине вака поголемиот дел од годината, а потоа, повторно, без никаква причина, да „испадне“ од овој ступор.
Една од мистериите на хипобиозата е дека животното е сосема способно самостојно да ја регулира својата состојба. За ова воопшто не е потребна промена на температурата на околината - лемурите од Мадагаскар паѓаат во хибернација. Еднаш годишно наоѓаат вдлабнатина, го приклучуваат влезот и си легнуваат седум месеци, намалувајќи ја телесната температура на +10 степени. И на улица во исто време сите исти +30. Некои мелени верверички, на пример, туркестански, исто така можат да хибернираат на топлина. Не е толку температурата наоколу, туку метаболизмот внатре: стапката на метаболизам паѓа за 60-70%.
„Гледате, ова е сосема поинаква состојба на телото“, вели Зариф. – Температурата на телото паѓа не како причина, туку како последица. Се активира уште еден регулаторен механизам. Функциите на десетици протеини се менуваат, клетките престануваат да се делат, генерално, телото целосно се обновува за неколку часа. И потоа за истите неколку часа повторно е изграден. Нема надворешни влијанија.
Огревно дрво и шпорет
Единственоста на хибернацијата е во тоа што животното прво може да се олади, а потоа да се загрее без надворешна помош. Прашањето е како?
„Многу е едноставно“, вели Људмила Крамарова. „Кафено масно ткиво, дали сте слушнале?
Сите топлокрвни животни, вклучително и луѓето, ја имаат оваа мистериозна кафена маст. Покрај тоа, кај доенчиња тоа е многу повеќе отколку кај возрасен. Долго време, неговата улога во телото беше генерално неразбирлива. Всушност, постои обична маст, зошто и кафеава?
– Значи, се покажа дека кафеавата маст игра улога на шпорет, – објаснува Људмила, – а белата маст е само огревно дрво.
Кафеавата маст е во состојба да го загрее телото од 0 до 15 степени. И тогаш други ткаенини се вклучени во работата. Но, само затоа што најдовме шпорет не значи дека сме сфатиле како да го направиме да работи.
„Мора да има нешто што го вклучува овој механизам“, вели Зариф. – Се менува работата на целиот организам, што значи дека постои одреден центар кој го контролира и лансира сето ова.
Аристотел оставил аманет да го проучува хибернацијата. Не може да се каже дека науката го прави токму тоа од 2500 години. Сериозно овој проблем почна да се разгледува пред само 50 години. Главното прашање е: што во телото го активира механизмот за хибернација? Ако го најдеме, ќе разбереме како функционира, а ако разбереме како функционира, ќе научиме како да предизвикаме хибернација кај оние што не спијат. Идеално, ние сме со вас. Ова е логиката на науката. Меѓутоа, со хипобиоза, нормалната логика не функционираше.
Се започна од крајот. Во 1952 година, германскиот истражувач Крол ги објави резултатите од сензационален експеримент. Со внесување на екстракт од мозокот на заспаните хрчаци, ежови и лилјаци во телото на мачките и кучињата, тој предизвикал состојба на хипобиоза кај неспиените животни. Кога проблемот почна да се решава поблиску, се покажа дека факторот на хипобиоза е содржан не само во мозокот, туку воопшто во кој било орган на животно што хибернира. Стаорците послушно хибернираат ако им се инјектира крвна плазма, екстракти од желудникот, па дури и само урина од заспани мелени верверички. Од чаша гоферска урина заспале и мајмуните. Ефектот постојано се репродуцира. Сепак, категорично одбива да се репродуцира во сите обиди да се изолира одредена супстанција: урината или крвта предизвикуваат хипобиоза, но нивните компоненти одделно не. Ниту земјени верверички, ниту лемури, ниту, воопшто, некој од хибернаторите во телото не беше пронајдено нешто што ќе ги разликува од сите други.
Потрагата по факторот хипобиоза трае веќе 50 години, но резултатот е речиси нула. Не се пронајдени ниту гените одговорни за хибернацијата, ниту супстанците кои го предизвикуваат. Не е јасно кој орган е одговорен за оваа состојба. Различни експерименти ги вклучија надбубрежните жлезди, и хипофизата, и хипоталамусот и тироидната жлезда во списокот на „осомничени“, но секој пат се покажа дека тие се само учесници во процесот, но не и неговите иницијатори.
„Јасно е дека далеку од целиот опсег на супстанции што се во оваа валкана фракција е ефикасен“, вели Људмила Крамарова. - Па, само затоа што и ние најчесто ги имаме. Проучени се илјадници протеини и пептиди кои се одговорни за нашиот живот кај мелените верверички. Но, ниту еден од нив – барем директно – не е поврзан со хибернација.
Прецизно е утврдено дека само концентрацијата на супстанции се менува во телото на заспаниот гофер, но дали таму се формира нешто ново сè уште не е познато. Колку повеќе научниците напредуваат, толку повеќе се склони да мислат дека проблемот не е мистериозниот „фактор на спиење“.
„Најверојатно, ова е сложена низа на биохемиски настани“, вели Крамарова. – Можеби делува коктел, односно мешавина од одреден број материи во одредена концентрација. Можеби е каскада. Тоа е, конзистентен ефект на голем број супстанции. Покрај тоа, најверојатно, ова се одамна познати протеини што ги има секој.
Излегува дека хибернацијата е равенка со сите познати. Колку е поедноставно, толку е потешко да се реши.
Целосен хаос
Со способноста за хибернирање, природата направила целосен хаос. Хранење бебиња со млеко, несење јајца, одржување на постојана телесна температура - овие квалитети се уредно обесени на гранките на еволутивното дрво. И хипобиозата може јасно да се манифестира кај еден вид и во исто време да биде целосно отсутна кај нејзиниот најблизок роднина. На пример, мрмотите и мелените верверички од семејството на верверички спијат во своите норки шест месеци. И самите верверички не помислуваат да заспијат ниту во најтешката зима. Но, некои лилјаци (лилјаци), инсективојади (ежови), торбари и примати (лемури) паѓаат во хибернација. Но, тие не се ни втори братучеди на гоферите.
Некои птици, влекачи, инсекти спијат. Во принцип, не е многу јасно врз основа на што природата ги избрала нив, а не другите, како хибернатори. И дали таа избра? Дури и оние видови кои воопшто не се запознаени со хибернацијата, под одредени услови, лесно погодуваат што е тоа. На пример, црноопашестото прериско куче (семејство глодари) заспива во лабораториски услови ако го лишат од вода и храна и го стават во темна, ладна просторија.
Се чини дека логиката на природата се заснова токму на ова: ако еден вид треба да ја преживее сезоната на глад за да преживее, тој има опција со хипобиоза во резерва.
„Се чини дека имаме работа со древен регулаторен механизам, кој е својствен за секое живо суштество воопшто“, гласно размислува Зариф. – И ова нè води до една парадоксална мисла: не е чудно што гоферите спијат. Чудното е што ние самите не хибернираме. Можеби би биле сосема способни за хипобиоза доколку сè во еволуцијата се развива праволиниски, односно според принципот на додавање нови квалитети додека се одржуваат старите.
Сепак, според научниците, лицето во однос на хибернацијата не е целосно безнадежно. Абориџините Австралијци, нуркачите на бисери, индиските јоги можат да ги минимизираат физиолошките функции на телото. Оваа вештина нека се постигне со долго тренирање, но се постигнува! Досега, ниту еден научник не успеал да стави човек во полноправна хибернација. Наркозата, летаргичниот сон, комата се состојби блиски до хипобиоза, но тие имаат поинаква основа и се перципираат како патологија.
Експериментите за воведување на лице во хибернација наскоро ќе започнат украинските лекари. Методот што го развија се базира на два фактори: високо ниво на јаглерод диоксид во воздухот и ниски температури. Можеби овие експерименти нема да ни овозможат целосно да ја разбереме природата на хибернацијата, но барем да ја претвориме хипобиозата во полноправна клиничка процедура.
Пациентот испратен да спие
За време на хибернација, гоферот не се плаши не само од студот, туку и од главните болести на гоферот: исхемија, инфекции и онколошки заболувања. Од чума будното животно умира за еден ден, а ако е заразено во поспана состојба, не му е грижа. Има огромни можности за лекарите. Истата анестезија не е најпријатна состојба за телото. Зошто да не го замените со поприродна хибернација?
Замислете ја ситуацијата: пациентот е на работ на живот и смрт, часовникот брои. И често овие часови не се доволни за да се изврши операција или да се најде донатор. И во хибернација, речиси секоја болест се развива како во забавена снимка, и веќе не зборуваме за часови, туку за денови, па дури и недели. Ако ѝ дадете слобода на вашата имагинација, можете да замислите како безнадежните пациенти се нурнати во состојба на хипобиоза со надеж дека еден ден ќе се најдат средствата неопходни за нивното лекување. Фирмите кои се занимаваат со крионика прават нешто слично, само што замрзнуваат веќе мртов човек, а тешко е реално да се врати организам кој лежел десет години во течен азот.
Механизмот на хибернација може да помогне да се разберат различни заболувања. На пример, бугарскиот научник Веселин Денков во својата книга „На работ на животот“ предлага да се обрне внимание на биохемијата на заспаната мечка: „Ако научниците успеат да добијат во чиста форма супстанца (најверојатно хормон) што влегува во телото. од хипоталамусот на мечките, со чија помош се регулираат животните процеси за време на хибернација, тогаш тие ќе можат успешно да ги лекуваат луѓето кои страдаат од бубрежни заболувања.
Досега, лекарите се многу претпазливи за идејата за користење на хибернација. Сепак, опасно е да се справиме со феномен што не е целосно разбран.