En övervintringsperson kan skickas på en rymdresa, och han kommer inte att behöva mat. Eller presentera honom för detta
Varje vår, när dagarna blir längre,Olika djur, från grizzlies till markekorrar, börjar vakna ur vinterdvalan. Vi brukar säga att de vaknar, men viloläge är mycket mer komplext än vanlig sömn. Alla djur som kan stanna under jorden i månader utan mat eller vatten och överleva gör något mer komplext än att bara sova.
Bland djuren som övervintrar finnsgnagare, vissa amfibier och till och med några primater. De största representanterna är björnar. Enligt Elena Gracheva, en neuroforskare vid Yale University i New Haven, trotsar processen som får en så stor varelse att "stänga av" en enkel förklaring.
Det är viktigt att studera björndvala eftersom detdu kan lära dig om strukturen hos stora däggdjur, i synnerhet människor. Om forskare studerar denna process kan det potentiellt förändra hur vi närmar oss ett brett spektrum av mänskliga sjukdomar, inklusive stroke, osteoporos, Parkinsons sjukdom och Alzheimers sjukdom.
Hur övervintrar olika djur?
Björnar övervintrar på ett speciellt sätt, inteliknar andra djur. Arktiska markekorrar kan tillfälligt sänka sin kroppstemperatur till -3°C utan att frysa helt. Björnar, å andra sidan, tappar nästan ingen värme i sina hålor, men processen kallas fortfarande viloläge eftersom deras ämnesomsättning saktar ner.
Bryan Barnes, en zoolog vid University of Alaska Fairbanks, och hans kollegor följde denna process noggrant för mer än 10 år sedan och studerade svarta björnar i viloläge i konstgjorda hålor.
Dessa lyor var faktiskt kammare somuppmätt syreförbrukning och koldioxidproduktion - det är viktiga indikatorer på ämnesomsättningen. Sensorer spårade kroppstemperatur. Detta var den första studien som bekräftade att djur kan övervintra utan att bli kalla.
Men vilande björnar vilar inte bara, sa Barnes. De stängs verkligen av.
”De går in i lyan, fyller två eller tregånger, lägg dig ner och stanna så i sex månader”, säger Barnes. De går bara upp för att byta sida med några dagars mellanrum. Barnes noterar att honbjörnar bär sina ungar under vinterdvalan utan att äta eller använda sina egna fett- och vattenreserver.
Kan en person gå i viloläge?
En sådan dröm kommer att kosta människor dyrt.En person kan behandlas och ligga i en sjukhussäng eller flyga till Mars, resultatet är detsamma - våra muskler atrofi, och våra ben blir tunnare efter månader av inaktivitet.
Björnar har inte det här problemet.En del av hemligheten med deras starka ben, har forskare avslöjat först nyligen. År 2021 publicerade Barnes och kollegor en studie som visar att björnar i viloläge kan stänga av gener förknippade med bennedbrytning.
Forskare spekulerar i det en dagdet kommer att vara möjligt att manipulera samma process hos människor för att förhindra osteoporos. Barnes noterar att detta tillvägagångssätt kan hjälpa sängliggande människor.
Den långsamma ämnesomsättningen av björnar som faller iviloläge är en fantastisk process. En björn kan bromsa andningen och hjärtfrekvensen med cirka 75 % under flera månader samtidigt som den håller en relativt hög kroppstemperatur. Än så länge vet ingen exakt hur björnar bromsar sin ämnesomsättning.
Forskare misstänker att björnar inte ligger avslappnade som gophers, utan snarare kryper ihop: det är så fett och päls håller björnarna varma.
Forskning inom detta område har gett upphov till huvudfrågan:kan en person gå i viloläge? Är det möjligt att använda detta tillstånd för att enkelt resa i rymden och inte använda en massa resurser. Dessutom kan du övervintra en person som ligger på intensivvård för att rädda hans liv.
Varför skulle en person gå i viloläge?
Hjärtinfarkt och stroke minskar avsevärtmängden syre som kommer in i hjärnan. Detta problem skulle vara mycket mindre förödande om läkare snabbt kunde minska mängden syre som behövs. Med andra ord, att försätta en person i något sken av viloläge.
Om en person med stroke inte blir hjälptden första timmen efter tragedin kommer den oåterkalleliga förstörelsen i kroppen att börja. Denna period kallas den gyllene timmen. Om läkare kunde återskapa viloläge skulle denna gyllene timme kunna bli en gyllene vecka eller tre veckor.
Hur behandlar man människor med hjälp av viloläge?
Forskare noterar att björnar i vilolägeGophers och andra djur är mycket lika människor med Alzheimers eller Parkinsons sjukdom. Hos människor kännetecknas dessa sjukdomar av ackumulering av tau-proteiner, som bildar tovor i hjärnan. Hjärnan hos en sovande björn genomgår en liknande förvandling, kanske för att proteinerna hjälper till att skydda nervceller under långa viloperioder.
"Under viloläge sker en enorm ansamling av tau-proteiner i hjärnan och centrala nervsystemet", säger Elena Gracheva, neuroforskare vid Yale University.
Men det finns en skillnad mellan dessa processer:hos patienter med Alzheimers och Parkinsons sjukdom fortsätter tau-proteiner att ackumuleras när sjukdomen förvärras, och det övervintrade djuret kan bli av med dem. Som ett resultat visar deras hjärnor inga tecken på skada, och deras minne och motorik fungerar som tidigare.
Kan vi någonsin sätta en människa i viloläge?
Kanske en dag forskare kommer att kunna användasamma mekanism för att behandla patienter. Studiet av viloläge är fortfarande i ett tidigt skede, men forskare studerar aktivt viloläget för att förstå hur man klarar av progressiva hjärnsjukdomar.
En studie från 2021 publicerad iVetenskapliga rapporter fann att inducerad viloläge och uppvaknande enbart stärkte hjärnanslutningar och förbättrade minnet hos möss som hade ett tillstånd mycket likt Alzheimers. Författarna föreslår att läkemedelsterapi skulle kunna utvecklas som skulle kunna ge en liknande kognitiv boost till människor, utan att behöva gå i viloläge.
Nu är en av teamen av forskare engagerad i det faktum attstuderar förändringar i hjärnan som orsakar kognitiv funktionsnedsättning hos personer med Parkinsons sjukdom. I synnerhet kommer hon att arbeta med gensekvensering för att bättre förstå den genetiska skillnaden mellan hjärnceller som är sårbara för Parkinsons sjukdom och hjärnceller som förblir intakta.
Teamet använder några av samma tillvägagångssätt som de använde när de studerade övervintrade djur.
Läs mer:
Den har jagats i århundraden: vad vet vi om planeten Vulcan bredvid solen
Astronomer har hittat en planet nära jorden: den har en mycket konstig bana
Forskare "återuppväcker" ett gammalt enzym för att föda 9 miljarder människor år 2050