Hibernujúci človek môže byť poslaný na vesmírnu cestu a nebude potrebovať jedlo. Alebo ho s tým zoznámte
Každú jar, keď sa dni predlžujú,Zo zimného spánku sa začínajú prebúdzať rôzne zvieratá, od grizlyov až po sysle. Väčšinou hovoríme, že sa prebúdzajú, no hibernácia je oveľa zložitejšia ako normálny spánok. Každé zviera, ktoré dokáže zostať pod zemou celé mesiace bez jedla a vody a prežiť, robí niečo zložitejšie ako len spať.
Medzi živočíchy, ktoré hibernujú patriahlodavce, niektoré obojživelníky a dokonca aj niekoľko primátov. Najväčšími zástupcami sú medvede. Podľa Eleny Grachevovej, neurovedkyne z Yale University v New Havene, proces, ktorý spôsobí, že sa taký veľký tvor „vypne“, sa vzpiera jednoduchému vysvetleniu.
Je dôležité študovať zimný spánok medveďa, pretože tomôžete sa dozvedieť o stavbe veľkých cicavcov, najmä ľudí. Ak výskumníci tento proces študujú, môže potenciálne zmeniť spôsob, akým pristupujeme k širokému spektru ľudských chorôb, vrátane mŕtvice, osteoporózy, Parkinsonovej choroby a Alzheimerovej choroby.
Ako prezimujú rôzne zvieratá?
Medvede prezimujú špeciálnym spôsobom, niepodobne ako u iných zvierat. Sysle arktické dokážu dočasne znížiť telesnú teplotu na -3°C bez toho, aby úplne zamrzli. Na druhej strane medvede v brlohu nestrácajú takmer žiadne teplo, no tento proces sa stále nazýva zimný spánok, pretože sa ich metabolizmus spomaľuje.
Tento proces Bryan Barnes, zoológ z University of Alaska Fairbanks, a jeho kolegovia starostlivo sledovali pred viac ako 10 rokmi, pričom študovali čierne medvede hibernujúce v umelých brlohoch.
Tieto brlohy boli vlastne komory, ktorénameraná spotreba kyslíka a tvorba oxidu uhličitého – to sú dôležité ukazovatele metabolizmu. Senzory sledovali telesnú teplotu. Toto bola prvá štúdia, ktorá potvrdila, že zvieratá môžu hibernovať bez toho, aby prechladli.
Medvede v zimnom spánku však nielen odpočívajú, povedal Barnes. Naozaj sa vypínajú.
„Vstúpia do brlohu, otočia sa dvaja alebo trajaľahnite si a zostaňte tak šesť mesiacov,“ hovorí Barnes. Každých pár dní vstávajú, aby zmenili stranu. Barnes poznamenáva, že medvedice nosia svoje mláďatá počas zimného spánku bez toho, aby sa kŕmili alebo používali vlastné zásoby tuku a vody.
Môže sa človek dostať do hibernácie?
Takýto sen bude stáť ľudí draho.Človek by sa mohol liečiť a ležať na nemocničnom lôžku alebo odletieť na Mars, výsledok je rovnaký – svaly nám atrofujú a kosti po mesiacoch nečinnosti rednú.
Medvede tento problém nemajú.Časť tajomstva ich pevných kostí vedci odhalili len nedávno. V roku 2021 Barnes a kolegovia publikovali štúdiu, ktorá ukazuje, že medvede v zimnom spánku sú schopné vypnúť gény spojené s rozpadom kostí.
Výskumníci špekulujú, že razbude možné manipulovať rovnaký proces u ľudí, aby sa zabránilo osteoporóze. Barnes poznamenáva, že tento prístup môže pomôcť ľuďom pripútaným na lôžko.
Pomalý metabolizmus medveďov, ktoré spadajú dohibernácia je úžasný proces. Medveď dokáže spomaliť dýchanie a srdcovú frekvenciu približne o 75 % počas niekoľkých mesiacov pri udržiavaní relatívne vysokej telesnej teploty. Zatiaľ nikto presne nevie, ako medvede spomaľujú metabolizmus.
Vedci sa domnievajú, že medvede neležia uvoľnene ako gophery, ale schúlia sa: takto tuk a srsť udržujú medvede v teple.
Výskum v tejto oblasti priniesol hlavnú otázku:môže človek hibernovať? Je možné použiť tento stav na ľahké cestovanie vo vesmíre a nepoužívať veľa zdrojov. Okrem toho môžete osobu, ktorá je na jednotke intenzívnej starostlivosti, prezimovať, aby ste si zachránili život.
Prečo by človek hibernoval?
Infarkt a mŕtvica sú výrazne zníženémnožstvo kyslíka vstupujúceho do mozgu. Tento problém by bol oveľa menej zničujúci, keby lekári dokázali rýchlo znížiť množstvo potrebného kyslíka. Inými slovami, uviesť človeka do nejakého zdania hibernácie.
Ak sa človeku s mŕtvicou nepomôžeprvú hodinu po tragédii, potom začne nezvratná deštrukcia v tele. Toto obdobie sa nazýva zlatá hodina. Ak by lekári dokázali reprodukovať hibernáciu, z tejto zlatej hodiny by sa mohol stať zlatý týždeň alebo tri týždne.
Ako liečiť ľudí s hibernáciou?
Vedci poznamenávajú, že medvede hibernujúGophers a iné zvieratá sú veľmi podobné ľuďom s Alzheimerovou alebo Parkinsonovou chorobou. U ľudí sú tieto ochorenia charakterizované hromadením tau proteínov, ktoré tvoria spleť v mozgu. Mozog spiaceho medveďa prechádza podobnou premenou, možno preto, že proteíny pomáhajú chrániť neuróny počas dlhých období odpočinku.
"Počas hibernácie dochádza k masívnej akumulácii tau proteínov v mozgu a centrálnom nervovom systéme," povedala Elena Gracheva, neurovedkyňa z Yale University.
Ale medzi týmito procesmi je rozdiel:u pacientov s Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou sa pri zhoršovaní choroby tau proteíny ďalej hromadia a hibernujúce zviera sa ich dokáže zbaviť. Vďaka tomu ich mozog nejaví známky poškodenia a pamäť a motorika fungujú ako predtým.
Dokážeme niekedy uspať človeka do hibernácie?
Možno to niekedy vedci budú môcť použiťrovnaký mechanizmus liečby pacientov. Štúdium hibernácie je stále v počiatočnom štádiu, ale vedci aktívne študujú proces hibernácie, aby pochopili, ako sa vyrovnať s progresívnymi ochoreniami mozgu.
Štúdia z roku 2021 uverejnená v rVedecké správy zistili, že samotná indukovaná hibernácia a prebúdzanie posilnili mozgové spojenia a zlepšili pamäť u myší, ktoré mali stav veľmi podobný Alzheimerovej chorobe. Autori naznačujú, že by sa mohla vyvinúť lieková terapia, ktorá by mohla poskytnúť podobnú kognitívnu podporu ako u ľudí, bez potreby hibernácie.
Teraz sa jeden z tímov vedcov zaoberá tým, žeštuduje zmeny v mozgu, ktoré spôsobujú kognitívne poruchy u ľudí s Parkinsonovou chorobou. Bude pracovať najmä na sekvenovaní génov, aby lepšie pochopila genetický rozdiel medzi mozgovými bunkami, ktoré sú náchylné na Parkinsonovu chorobu, a mozgovými bunkami, ktoré zostávajú nedotknuté.
Tím používa niektoré z rovnakých prístupov, aké použili pri štúdiu hibernujúcich zvierat.
Čítaj viac:
Po stáročia sa loví: čo vieme o planéte Vulcan vedľa Slnka
Astronómovia našli pri Zemi planétu: má veľmi zvláštnu obežnú dráhu
Vedci „vzkriesili“ staroveký enzým, aby do roku 2050 nakŕmil 9 miliárd ľudí