Mamia ya spishi za wanyama wanaweza kujificha. Kiwango cha kimetaboliki katika viumbe vyao hupunguzwa mara kumi. Hawawezi kula na vigumu kupumua. Hali hii inaendelea kuwa moja ya siri kubwa za kisayansi. Kutatua kunaweza kusababisha mafanikio katika maeneo mengi, kutoka kwa oncology hadi kukimbia kwa nafasi. Wanasayansi wanataka kufanya mtu hibernate.
“Nilifanya kazi nchini Uswidi kwa mwaka mmoja na sikuweza kuwafanya mbwa hao kulala usingizi kwa mwaka mmoja,” akiri Lyudmila Kramarova, mtafiti mkuu katika Taasisi ya Biofizikia ya Kinadharia na Majaribio ya Chuo cha Sayansi cha Urusi (Pushchino).
Katika nchi za Magharibi, haki za wanyama wa maabara ni za kina - Azimio la Haki za Kibinadamu linapumzika. Lakini majaribio juu ya utafiti wa hibernation hayawezi kufanywa.
- Swali ni, kwa nini wanapaswa kulala ikiwa ni joto katika nyumba ya gopher na kulishwa kutoka kwa tumbo? Gophers sio wajinga. Hapa katika maabara yetu, wangeweza kulala na mimi haraka!
Lyudmila Ivanovna mkarimu anagonga kidole chake kwenye meza na anazungumza juu ya gopher wa maabara ambaye aliishi mahali pake. “Susya!” Aliita kutoka mlangoni. “Lipa-lipa!” - alijibu gopher, ambayo kwa ujumla haijafugwa. Susya huyu hakulala hata mara moja katika miaka mitatu nyumbani. Wakati wa msimu wa baridi, kulipokuwa na baridi zaidi katika ghorofa, alipanda chini ya radiator na joto kichwa chake. “Kwa nini?” anauliza Lyudmila Ivanovna. Labda kituo cha udhibiti wa hibernation ni mahali fulani katika ubongo? Wanasayansi bado hawajui. Asili ya hibernation ni moja ya fitina kuu katika biolojia ya kisasa.
Kifo cha muda
Shukrani kwa Microsoft, lugha yetu imeboreshwa na neno lingine - hibernation. Hili ndilo jina la hali ambayo Windows Vista huingia kwenye kompyuta ili kupunguza matumizi ya nguvu. Mashine inaonekana kuwa imezimwa, lakini data zote zimehifadhiwa kwa wakati mmoja: Nilisisitiza kifungo - na kila kitu kilifanya kazi kana kwamba hakuna kitu kilichotokea. Kitu kimoja kinatokea kwa viumbe hai. Maelfu ya spishi tofauti - kutoka kwa bakteria ya zamani hadi lemurs ya hali ya juu - wanaweza "kufa" kwa muda, ambayo kisayansi inaitwa hibernation, au hypobiosis.
Mfano wa classic ni gophers. Unajua nini kuhusu gophers? Panya kama hizo za kawaida kutoka kwa familia ya squirrel. Wanachimba minks yao wenyewe, kula nyasi, kuzaliana. Wakati baridi inakuja, gophers huenda chini ya ardhi. Hapa ndipo, kutoka kwa mtazamo wa kisayansi, jambo la kuvutia zaidi hutokea. Kujificha kwa gopher kunaweza kudumu hadi miezi 8. Juu ya uso, baridi wakati mwingine hufikia -50, shimo hufungia hadi -5. Kisha joto la viungo vya wanyama hupungua hadi -2, na viungo vya ndani hadi digrii -2,9. Kwa njia, wakati wa majira ya baridi, gopher hulala mfululizo kwa wiki tatu tu. Kisha hutoka kwenye hibernation kwa saa chache, na kisha hulala tena. Bila kuingia katika maelezo ya biochemical, hebu sema kwamba anaamka ili kukojoa na kunyoosha.
Squirrel ya ardhi iliyohifadhiwa huishi kwa mwendo wa polepole: kiwango cha moyo wake hupungua kutoka 200-300 hadi 1-4 kwa dakika, kupumua kwa matukio - pumzi 5-10, na kisha kutokuwepo kwao kamili kwa saa. Ugavi wa damu kwa ubongo hupungua kwa karibu 90%. Mtu wa kawaida hawezi kuishi chochote karibu na hii. Hawezi hata kuwa kama dubu, ambaye joto lake hupungua kidogo wakati wa hibernation - kutoka digrii 37 hadi 34-31. Digrii hizi tatu hadi tano zingetutosha: mwili ungepigania haki ya kudumisha mapigo ya moyo, sauti ya kupumua na kurejesha joto la kawaida la mwili kwa saa kadhaa zaidi, lakini rasilimali za nishati zikiisha, kifo hakiepukiki.
viazi vya nywele
Je! unajua gopher inaonekanaje inapolala? anauliza Zarif Amirkhanov, mtafiti mkuu katika Taasisi ya Fizikia ya Seli. "Kama viazi kutoka kwa pishi. Ngumu na baridi. Furry tu.
Wakati huo huo, gopher inaonekana kama gopher - inatafuna mbegu kwa furaha. Si rahisi kufikiria kwamba kiumbe huyu mwenye moyo mkunjufu anaweza kuanguka ghafla bila sababu na kutumia zaidi ya mwaka kama hii, na kisha, tena, bila sababu yoyote, "kuanguka" kutoka kwa usingizi huu.
Moja ya siri za hypobiosis ni kwamba mnyama ana uwezo kabisa wa kudhibiti hali yake peke yake. Mabadiliko ya hali ya joto ya mazingira sio lazima kabisa kwa hili - lemurs kutoka Madagaska huanguka kwenye hibernation. Mara moja kwa mwaka, hupata shimo, kuziba mlango na kwenda kulala kwa miezi saba, kupunguza joto la mwili wao hadi digrii +10. Na mitaani kwa wakati mmoja wote sawa +30. Baadhi ya squirrels za ardhini, kwa mfano, za Turkestan, zinaweza pia kujificha kwenye joto. Sio joto sana karibu, lakini kimetaboliki ndani: kiwango cha kimetaboliki hupungua kwa 60-70%.
"Unaona, hii ni hali tofauti kabisa ya mwili," anasema Zarif. - Joto la mwili hupungua sio kama sababu, lakini kama matokeo. Utaratibu mwingine wa udhibiti umeanzishwa. Kazi za protini nyingi hubadilika, seli huacha kugawanyika, kwa ujumla, mwili umejengwa upya katika masaa machache. Na kisha katika masaa machache sawa inajengwa tena. Hakuna mvuto wa nje.
Kuni na jiko
Upekee wa hibernation ni kwamba mnyama anaweza kwanza baridi na kisha joto bila msaada wa nje. Swali ni jinsi gani?
"Ni rahisi sana," anasema Lyudmila Kramarova. "Brown adipose tishu, umesikia?
Wanyama wote wenye damu ya joto, ikiwa ni pamoja na wanadamu, wana mafuta haya ya ajabu ya kahawia. Aidha, kwa watoto wachanga ni zaidi ya watu wazima. Kwa muda mrefu, jukumu lake katika mwili kwa ujumla halieleweki. Kwa kweli, kuna mafuta ya kawaida, kwa nini pia hudhurungi?
- Kwa hiyo, ikawa kwamba mafuta ya kahawia yana jukumu la jiko, - anaelezea Lyudmila, - na mafuta nyeupe ni kuni tu.
Mafuta ya hudhurungi yana uwezo wa kupasha mwili joto kutoka digrii 0 hadi 15. Na kisha vitambaa vingine vinajumuishwa katika kazi. Lakini kwa sababu tu tumepata jiko haimaanishi kuwa tumefikiria jinsi ya kuifanya ifanye kazi.
"Lazima kuwe na kitu ambacho huwasha utaratibu huu," Zarif anasema. - Kazi ya kiumbe chote inabadilika, ambayo inamaanisha kuwa kuna kituo fulani kinachodhibiti na kuzindua haya yote.
Aristotle alipewa usia wa kusoma hibernation. Haiwezi kusemwa kwamba sayansi imekuwa ikifanya hivyo tangu miaka 2500. Kwa kweli, shida hii ilianza kuzingatiwa miaka 50 tu iliyopita. Swali kuu ni: ni nini katika mwili kinachochochea utaratibu wa hibernation? Ikiwa tunaipata, tutaelewa jinsi inavyofanya kazi, na ikiwa tunaelewa jinsi inavyofanya kazi, tutajifunza jinsi ya kushawishi hibernation kwa wasiolala. Kwa kweli, tuko pamoja nawe. Hii ni mantiki ya sayansi. Hata hivyo, kwa hypobiosis, mantiki ya kawaida haikufanya kazi.
Yote ilianza kutoka mwisho. Mnamo 1952, mtafiti wa Ujerumani Kroll alichapisha matokeo ya jaribio la kuvutia. Kwa kuanzisha dondoo ya ubongo wa hamsters kulala, hedgehogs na popo katika mwili wa paka na mbwa, alisababisha hali ya hypobiosis katika wanyama wasiolala. Wakati tatizo lilianza kushughulikiwa kwa karibu zaidi, ikawa kwamba sababu ya hypobiosis haipatikani tu katika ubongo, lakini kwa ujumla katika chombo chochote cha mnyama wa hibernating. Panya walijificha kwa utiifu ikiwa walidungwa plasma ya damu, dondoo za tumbo, na hata mkojo tu wa kuke waliolala. Kutoka kwa glasi ya mkojo wa gopher, nyani pia walilala. Athari hutolewa mara kwa mara. Hata hivyo, inakataa kabisa kuzalishwa katika majaribio yote ya kutenganisha dutu fulani: mkojo au damu husababisha hypobiosis, lakini vipengele vyao tofauti havifanyi. Wala squirrels wa ardhi, wala lemurs, wala, kwa ujumla, yeyote wa hibernators katika mwili hakupatikana chochote ambacho kingewatofautisha na wengine wote.
Utafutaji wa sababu ya hypobiosis umekuwa ukiendelea kwa miaka 50, lakini matokeo ni karibu sifuri. Wala jeni zinazohusika na hibernation au vitu vinavyosababisha hazijapatikana. Haijulikani wazi ni chombo gani kinachohusika na hali hii. Majaribio mbalimbali yalijumuisha tezi za adrenal, na tezi ya pituitary, na hypothalamus, na tezi ya tezi katika orodha ya "watuhumiwa", lakini kila wakati ikawa kwamba walikuwa washiriki tu katika mchakato huo, lakini sio waanzilishi wake.
"Ni wazi kuwa mbali na safu nzima ya vitu ambavyo viko kwenye sehemu hii chafu ni nzuri," anasema Lyudmila Kramarova. - Kweli, ikiwa tu kwa sababu tunazo pia. Maelfu ya protini na peptidi zinazohusika na maisha yetu na squirrels za ardhi zimesomwa. Lakini hakuna hata mmoja wao - moja kwa moja, angalau - ameunganishwa na hibernation.
Imeanzishwa kwa usahihi kuwa tu mkusanyiko wa vitu hubadilika katika mwili wa gopher ya kulala, lakini ikiwa kitu kipya kinaundwa bado haijulikani. Kadiri wanasayansi wanavyosonga mbele, ndivyo wanavyoelekea zaidi kufikiri kwamba tatizo si “sababu ya usingizi” ya ajabu.
"Uwezekano mkubwa zaidi, hii ni mlolongo tata wa matukio ya biochemical," anasema Kramarova. - Labda jogoo linafanya kazi, ambayo ni, mchanganyiko wa idadi fulani ya vitu katika mkusanyiko fulani. Labda ni cascade. Hiyo ni, athari thabiti ya idadi ya vitu. Aidha, uwezekano mkubwa, hizi ni protini zinazojulikana kwa muda mrefu ambazo kila mtu anazo.
Inabadilika kuwa hibernation ni equation na wote wanaojulikana. Rahisi zaidi, ni vigumu zaidi kutatua.
Machafuko kamili
Kwa uwezo wa hibernate, asili ilifanya fujo kamili. Kulisha watoto na maziwa, kuweka mayai, kudumisha joto la mwili mara kwa mara - sifa hizi zimewekwa vizuri kwenye matawi ya mti wa mageuzi. Na hypobiosis inaweza kuonyeshwa wazi katika aina moja na wakati huo huo kuwa mbali kabisa katika jamaa yake ya karibu. Kwa mfano, marmots na squirrels ya ardhi kutoka kwa familia ya squirrel hulala kwenye mink yao kwa miezi sita. Na squirrels wenyewe hawafikiri kulala hata katika majira ya baridi kali zaidi. Lakini baadhi ya popo (popo), wadudu (hedgehogs), marsupials na nyani (lemurs) huanguka kwenye hibernation. Lakini hata sio binamu wa pili kwa gophers.
Baadhi ya ndege, reptilia, wadudu hulala. Kwa ujumla, haijulikani wazi juu ya msingi gani asili iliwachagua, na sio wengine, kama hibernators. Na alichagua? Hata spishi zile ambazo hazijui hibernation hata kidogo, chini ya hali fulani, nadhani kwa urahisi ni nini. Kwa mfano, mbwa wa prairie mwenye mkia mweusi (familia ya panya) hulala katika mazingira ya maabara ikiwa hunyimwa maji na chakula na kuwekwa kwenye chumba giza, baridi.
Inaonekana kwamba mantiki ya asili inategemea hasa hii: ikiwa aina inahitaji kuishi msimu wa njaa ili kuishi, ina chaguo na hypobiosis katika hifadhi.
"Inaonekana kwamba tunashughulika na utaratibu wa kale wa udhibiti, ambao ni wa asili kwa kiumbe chochote kilicho hai kwa ujumla," Zarif anafikiri kwa sauti. - Na hii inatuongoza kwa mawazo ya kushangaza: sio ajabu kwamba gophers hulala. Jambo la ajabu ni kwamba sisi wenyewe hatujifungi. Labda tungekuwa na uwezo kabisa wa hypobiosis ikiwa kila kitu katika mageuzi kilikua kwa mstari wa moja kwa moja, ambayo ni, kulingana na kanuni ya kuongeza sifa mpya wakati wa kudumisha zile za zamani.
Walakini, kulingana na wanasayansi, mtu katika uhusiano na hibernation sio tumaini kabisa. Waaustralia wa asili, wapiga mbizi wa lulu, yoga ya India wanaweza kupunguza kazi za kisaikolojia za mwili. Hebu ujuzi huu upatikane kwa mafunzo ya muda mrefu, lakini unapatikana! Hadi sasa, hakuna mwanasayansi ambaye ameweza kumweka mtu kwenye hibernation kamili. Narcosis, usingizi wa uchovu, coma ni majimbo karibu na hypobiosis, lakini yana msingi tofauti, na hugunduliwa kama ugonjwa.
Majaribio ya kuanzisha mtu kwenye hibernation hivi karibuni yataanza madaktari wa Kiukreni. Njia waliyotengeneza inategemea mambo mawili: viwango vya juu vya kaboni dioksidi hewani na joto la chini. Labda majaribio haya hayataturuhusu kuelewa kikamilifu asili ya hibernation, lakini angalau kugeuza hypobiosis kuwa utaratibu kamili wa kliniki.
Mgonjwa kupelekwa kulala
Wakati wa hibernation, gopher haogopi sio baridi tu, bali pia magonjwa kuu ya gopher: ischemia, maambukizi, na magonjwa ya oncological. Kutoka kwa pigo, mnyama anayeamka hufa kwa siku, na ikiwa ameambukizwa katika hali ya usingizi, haijali. Kuna fursa kubwa kwa madaktari. Anesthesia sawa sio hali ya kupendeza zaidi kwa mwili. Kwa nini usiibadilishe na hibernation ya asili zaidi?
Hebu fikiria hali hiyo: mgonjwa yuko kwenye hatihati ya maisha na kifo, saa inahesabu. Na mara nyingi masaa haya hayatoshi kufanya operesheni au kupata wafadhili. Na katika hibernation, karibu ugonjwa wowote hukua kama mwendo wa polepole, na hatuzungumzi tena juu ya masaa, lakini juu ya siku, au hata wiki. Ikiwa unatoa mawazo ya bure kwa mawazo yako, unaweza kufikiria jinsi wagonjwa wasio na tumaini wanavyoingizwa katika hali ya hypobiosis kwa matumaini kwamba siku moja njia zinazohitajika kwa matibabu yao zitapatikana. Makampuni yanayohusika na cryonics hufanya kitu kama hicho, tu hufungia mtu aliyekufa tayari, na sio kweli kurejesha kiumbe ambacho kimekaa kwa miaka kumi katika nitrojeni ya kioevu.
Utaratibu wa hibernation unaweza kusaidia kuelewa magonjwa mbalimbali. Kwa mfano, mwanasayansi wa Kibulgaria Veselin Denkov katika kitabu chake "On the Edge of Life" anapendekeza kuzingatia biokemia ya dubu anayelala: "Ikiwa wanasayansi wataweza kupata katika hali yake safi dutu (labda ni homoni) inayoingia mwilini. kutoka kwa hypothalamus ya bears, kwa msaada wa ambayo michakato ya maisha inadhibitiwa wakati wa hibernation, basi watakuwa na uwezo wa kutibu kwa mafanikio watu wanaosumbuliwa na ugonjwa wa figo.
Kufikia sasa, madaktari wanahofia sana wazo la kutumia hibernation. Bado, ni hatari kukabiliana na jambo ambalo halielewi kikamilifu.