Hàng trăm loài động vật có thể ngủ đông. Tỷ lệ trao đổi chất trong sinh vật của chúng giảm đi gấp mười lần. Họ không thể ăn và khó thở. Tình trạng này tiếp tục là một trong những bí ẩn khoa học lớn nhất. Giải quyết được nó có thể dẫn đến những đột phá trong nhiều lĩnh vực, từ ung thư học đến bay vào vũ trụ. Các nhà khoa học muốn làm cho một người ngủ đông.
Lyudmila Kramarova, nhà nghiên cứu cấp cao tại Viện Vật lý Sinh học Thực nghiệm và Lý thuyết thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga (Pushchino), thừa nhận: “Tôi đã làm việc ở Thụy Điển trong một năm và không thể khiến những con chuột túi ngủ yên trong một năm.
Ở phương Tây, quyền của động vật thí nghiệm được nêu chi tiết - Tuyên ngôn Nhân quyền đang được nghỉ ngơi. Nhưng các thí nghiệm về nghiên cứu ngủ đông không thể được thực hiện.
- Câu hỏi đặt ra là tại sao chúng phải ngủ nếu nó ấm áp trong chuồng chim và được cho ăn từ bụng? Gophers không ngu ngốc. Ở đây trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, họ sẽ nhanh chóng ngủ quên với tôi!
Lyudmila Ivanovna tốt bụng nhất gõ ngón tay lên bàn và nói về con gopher trong phòng thí nghiệm sống tại chỗ của cô. "Susya!" cô ấy gọi từ ngưỡng cửa. "Trả lương!" - con gopher trả lời, thường không được thuần hóa. Susya này đã không ngủ dù chỉ một lần trong ba năm ở nhà. Vào mùa đông, khi trời trở nên lạnh hơn đáng kể trong căn hộ, anh ấy trèo xuống dưới bộ tản nhiệt và sưởi ấm đầu của mình. "Tại sao?" Lyudmila Ivanovna hỏi. Có thể trung tâm điều tiết của chế độ ngủ đông nằm ở đâu đó trong não? Các nhà khoa học vẫn chưa biết. Bản chất của ngủ đông là một trong những chủ đề chính trong sinh học hiện đại.
Chết tạm thời
Nhờ có Microsoft, ngôn ngữ của chúng ta đã được làm phong phú hơn với một từ thông dụng khác - ngủ đông. Đây là tên của chế độ mà Windows Vista xâm nhập vào máy tính để giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng. Máy dường như đã tắt, nhưng tất cả dữ liệu được lưu cùng một lúc: Tôi nhấn nút - và mọi thứ hoạt động như thể không có gì xảy ra. Điều tương tự cũng xảy ra với các sinh vật sống. Hàng ngàn loài khác nhau - từ vi khuẩn nguyên thủy đến vượn cáo tiên tiến - có thể tạm thời "chết", được khoa học gọi là ngủ đông, hay chứng giảm vi khuẩn.
Ví dụ cổ điển là gophers. Bạn biết gì về gophers? Loài gặm nhấm bình thường như vậy từ gia đình sóc. Chúng tự đào chồn, ăn cỏ, sinh sản. Khi mùa đông đến, gophers đi dưới lòng đất. Đây là nơi, theo quan điểm khoa học, điều thú vị nhất xảy ra. Thời gian ngủ đông của Gopher có thể kéo dài đến 8 tháng. Trên bề mặt, sương giá đôi khi lên đến -50, lỗ đóng băng xuống -5. Sau đó, nhiệt độ các chi của động vật giảm xuống -2, và các cơ quan nội tạng xuống -2,9 độ. Nhân tiện, trong suốt mùa đông, gopher chỉ ngủ liên tục trong ba tuần. Sau đó, nó thoát ra khỏi trạng thái ngủ đông trong vài giờ, và sau đó lại chìm vào giấc ngủ. Không đi sâu vào chi tiết sinh hóa, hãy nói rằng anh ta thức dậy để đi tiểu và vươn vai.
Một con sóc đất đông lạnh sống trong chuyển động chậm: nhịp tim của nó giảm từ 200-300 xuống 1-4 nhịp mỗi phút, thở theo từng đợt - 5-10 nhịp thở, và sau đó chúng hoàn toàn vắng mặt trong một giờ. Lượng máu cung cấp cho não bị giảm đi khoảng 90%. Một người bình thường không thể sống sót sau bất cứ điều gì gần như thế này. Anh ta thậm chí không thể trở nên giống như một con gấu, nhiệt độ giảm khá nhiều trong thời gian ngủ đông - từ 37 xuống 34-31 độ. Ba đến năm độ này đối với chúng ta đã là quá đủ: cơ thể sẽ đấu tranh để giành quyền duy trì nhịp tim, nhịp thở và khôi phục thân nhiệt bình thường trong vài giờ nữa, nhưng khi nguồn năng lượng cạn kiệt, cái chết là không thể tránh khỏi.
khoai tây lông
Bạn có biết một con gopher trông như thế nào khi nó ngủ không? Zarif Amirkhanov, nhà nghiên cứu cấp cao tại Viện Lý sinh tế bào hỏi. “Giống như khoai tây từ trong hầm. Khó và lạnh. Chỉ có lông.
Trong khi đó, gopher trông giống như một con gopher - nó vui vẻ gặm hạt. Thật không dễ dàng để tưởng tượng rằng sinh vật vui vẻ này có thể đột nhiên rơi vào trạng thái sững sờ vô cớ và dành phần lớn thời gian trong năm như thế này, và sau đó, một lần nữa, không có lý do gì, "rơi ra" trạng thái sững sờ này.
Một trong những bí ẩn của hiện tượng giảm béo là động vật có khả năng tự điều chỉnh tình trạng của mình. Việc thay đổi nhiệt độ môi trường hoàn toàn không cần thiết cho việc này - vượn cáo từ Madagascar rơi vào trạng thái ngủ đông. Mỗi năm một lần, chúng tìm một chỗ trũng, cắm lối vào và đi ngủ trong bảy tháng, hạ nhiệt độ cơ thể xuống +10 độ. Và trên đường phố cùng một lúc tất cả đều +30. Một số loài sóc đất, chẳng hạn như những con Turkestan, cũng có thể ngủ đông khi nắng nóng. Không phải nhiệt độ xung quanh quá lớn mà là sự trao đổi chất bên trong: tỷ lệ trao đổi chất giảm 60-70%.
Zarif nói: “Bạn thấy đấy, đây là một trạng thái hoàn toàn khác của cơ thể. - Nhiệt độ cơ thể giảm không phải là một nguyên nhân, mà là một hệ quả. Một cơ chế điều tiết khác được kích hoạt. Chức năng của hàng chục loại protein thay đổi, tế bào ngừng phân chia, nói chung, cơ thể được xây dựng lại hoàn toàn trong vài giờ. Và sau đó trong vài giờ nó được xây dựng lại. Không có ảnh hưởng bên ngoài.
Củi và bếp
Điểm độc đáo của chế độ ngủ đông là đầu tiên con vật có thể hạ nhiệt và sau đó ấm lên mà không cần sự trợ giúp từ bên ngoài. Câu hỏi là làm thế nào?
Lyudmila Kramarova nói: “Nó rất đơn giản. “Mô mỡ nâu, bạn đã nghe chưa?
Tất cả các loài động vật máu nóng, bao gồm cả con người, đều có chất béo màu nâu bí ẩn này. Hơn nữa, ở trẻ sơ sinh, nó còn nhiều hơn ở người lớn. Trong một thời gian dài, vai trò của nó đối với cơ thể nói chung là không thể hiểu được. Trong thực tế, có chất béo bình thường, tại sao cũng có màu nâu?
- Vì vậy, hóa ra chất béo nâu đóng vai trò của một cái bếp, - Lyudmila giải thích, - và chất béo trắng chỉ là củi.
Mỡ nâu có khả năng làm nóng cơ thể từ 0 đến 15 độ. Và sau đó các loại vải khác được đưa vào tác phẩm. Nhưng chỉ vì chúng tôi đã tìm thấy một cái bếp không có nghĩa là chúng tôi đã tìm ra cách làm cho nó hoạt động.
Zarif nói: “Phải có thứ gì đó kích hoạt cơ chế này. - Công việc của toàn bộ sinh vật đang thay đổi, có nghĩa là có một trung tâm nào đó điều khiển và phát động tất cả những điều này.
Aristotle được thừa kế để nghiên cứu chế độ ngủ đông. Không thể nói rằng khoa học đã làm được điều đó kể từ 2500 năm nay. Nghiêm túc vấn đề này bắt đầu được xem xét chỉ 50 năm trước đây. Câu hỏi chính là: cái gì trong cơ thể kích hoạt cơ chế ngủ đông? Nếu chúng ta tìm thấy nó, chúng ta sẽ hiểu cách nó hoạt động, và nếu chúng ta hiểu nó hoạt động như thế nào, chúng ta sẽ học cách tạo ra giấc ngủ đông ở những người không ngủ. Lý tưởng nhất là chúng tôi ở bên bạn. Đây là logic của khoa học. Tuy nhiên, với sự giảm sinh, logic thông thường đã không hoạt động.
Tất cả bắt đầu từ cuối. Năm 1952, nhà nghiên cứu người Đức Kroll đã công bố kết quả của một thí nghiệm giật gân. Bằng cách đưa chất chiết xuất từ não của chuột đồng, nhím và dơi đang ngủ vào cơ thể của chó mèo, ông đã gây ra tình trạng giảm sinh ở những động vật không ngủ. Khi vấn đề bắt đầu được xử lý chặt chẽ hơn, hóa ra yếu tố hypobiosis không chỉ chứa trong não mà nói chung ở bất kỳ cơ quan nào của động vật ngủ đông. Chuột ngoan ngoãn ngủ đông nếu chúng được tiêm huyết tương, dịch chiết từ dạ dày, và thậm chí chỉ là nước tiểu của sóc đất đang ngủ. Từ một cốc nước tiểu gopher, bầy khỉ cũng chìm vào giấc ngủ say. Hiệu ứng được tái tạo nhất quán. Tuy nhiên, nó dứt khoát từ chối sao chép trong mọi nỗ lực để cô lập một chất cụ thể: nước tiểu hoặc máu gây ra tình trạng giảm vi khuẩn, nhưng riêng các thành phần của chúng thì không. Cả sóc đất, vượn cáo và nói chung, bất kỳ loài ngủ đông nào trong cơ thể đều không được tìm thấy bất cứ thứ gì có thể phân biệt chúng với tất cả những loài khác.
Việc tìm kiếm yếu tố giảm sinh đã diễn ra trong 50 năm, nhưng kết quả gần như bằng không. Cả gen chịu trách nhiệm cho quá trình ngủ đông cũng như các chất gây ra nó đều không được tìm thấy. Không rõ cơ quan nào chịu trách nhiệm cho tình trạng này. Các thí nghiệm khác nhau bao gồm tuyến thượng thận, tuyến yên, vùng dưới đồi và tuyến giáp trong danh sách "nghi phạm", nhưng mỗi lần thử nghiệm hóa ra rằng họ chỉ là những người tham gia vào quá trình chứ không phải là người khởi xướng quá trình.
Lyudmila Kramarova cho biết: “Rõ ràng là xa toàn bộ phạm vi của các chất có trong phần bẩn này là có hiệu quả. - Chà, nếu chỉ vì chúng ta cũng chủ yếu có chúng. Hàng ngàn protein và peptide chịu trách nhiệm cho sự sống của chúng ta với sóc đất đã được nghiên cứu. Nhưng không ai trong số họ - trực tiếp, ít nhất - được kết nối với chế độ ngủ đông.
Người ta đã xác định chính xác rằng chỉ có sự thay đổi nồng độ của các chất trong cơ thể của một con chuột túi đang ngủ, nhưng liệu thứ gì đó mới được hình thành ở đó vẫn chưa được biết. Các nhà khoa học càng tiến xa hơn, họ càng có xu hướng nghĩ rằng vấn đề không phải là "yếu tố giấc ngủ" bí ẩn.
Kramarova nói: “Rất có thể, đây là một chuỗi các sự kiện sinh hóa phức tạp. - Có lẽ một loại cocktail đang diễn ra, tức là một hỗn hợp của một số chất nhất định với một nồng độ nhất định. Có lẽ đó là một dòng thác. Đó là, tác dụng nhất quán của một số chất. Hơn nữa, rất có thể, đây là những protein được biết đến từ lâu mà mọi người đều có.
Nó chỉ ra rằng ngủ đông là một phương trình với tất cả những cái đã biết. Nó càng đơn giản thì càng khó giải quyết.
Hoàn toàn hỗn loạn
Với khả năng ngủ đông, thiên nhiên đã tạo nên một mớ hỗn độn. Nuôi con bằng sữa, đẻ trứng, duy trì thân nhiệt ổn định - những phẩm chất này được treo ngay ngắn trên cành của cây tiến hóa. Và bệnh giảm sinh có thể được biểu hiện rõ ràng ở một loài và đồng thời hoàn toàn không có ở họ hàng gần nhất của nó. Ví dụ, marmots và sóc đất thuộc họ sóc ngủ trong chồn của chúng trong sáu tháng. Và bản thân những chú sóc cũng không nghĩ đến việc ngủ quên ngay cả trong mùa đông khắc nghiệt nhất. Nhưng một số loài dơi (dơi), động vật ăn côn trùng (nhím), thú có túi và động vật linh trưởng (vượn cáo) rơi vào trạng thái ngủ đông. Nhưng họ thậm chí không phải là anh em họ thứ hai với chuột túi.
Một số loài chim, bò sát, côn trùng ngủ. Nói chung, không rõ ràng là dựa trên cơ sở nào mà thiên nhiên đã chọn họ, chứ không phải những người khác, làm người ngủ đông. Và cô ấy đã chọn? Ngay cả những loài không quen thuộc với chế độ ngủ đông, trong những điều kiện nhất định, cũng dễ dàng đoán được nó là gì. Ví dụ, con chó đồng cỏ đuôi đen (một họ động vật gặm nhấm) ngủ thiếp đi trong phòng thí nghiệm nếu bị thiếu nước và thức ăn và bị đặt trong một căn phòng lạnh lẽo, tối tăm.
Có vẻ như logic của tự nhiên dựa trên điều này một cách chính xác: nếu một loài cần phải sống sót qua mùa đói để tồn tại, nó có một lựa chọn là giảm sinh tố để dự trữ.
“Có vẻ như chúng ta đang đối phó với một cơ chế quản lý cổ xưa, vốn có ở bất kỳ sinh vật sống nào nói chung,” Zarif nghĩ lớn. - Và điều này dẫn chúng ta đến một suy nghĩ ngược đời: không có gì lạ khi những con chuột túi ngủ. Điều kỳ lạ là bản thân chúng ta không ngủ đông. Có lẽ chúng ta sẽ hoàn toàn có khả năng giảm vi khuẩn nếu mọi thứ trong quá trình tiến hóa phát triển theo một đường thẳng, tức là theo nguyên tắc bổ sung phẩm chất mới trong khi vẫn duy trì những phẩm chất cũ.
Tuy nhiên, theo các nhà khoa học, một người liên quan đến chế độ ngủ đông không hoàn toàn vô vọng. Thổ dân Úc, thợ lặn ngọc trai, yogi Ấn Độ có thể giảm thiểu các chức năng sinh lý của cơ thể. Hãy để kỹ năng này đạt được bằng cách rèn luyện lâu dài, nhưng nó đã đạt được! Cho đến nay, chưa có nhà khoa học nào có thể đưa một người vào trạng thái ngủ đông chính thức. Chứng biếng ăn, ngủ li bì, hôn mê là những trạng thái gần với tình trạng giảm vi khuẩn, nhưng chúng có cơ sở khác nhau và chúng được coi là một bệnh lý.
Các bác sĩ our country sẽ sớm bắt đầu thử nghiệm đưa một người vào trạng thái ngủ đông. Phương pháp mà họ phát triển dựa trên hai yếu tố: lượng khí cacbonic trong không khí cao và nhiệt độ thấp. Có lẽ những thí nghiệm này sẽ không cho phép chúng ta hiểu đầy đủ về bản chất của ngủ đông, nhưng ít nhất hãy biến giảm khí thành một quy trình lâm sàng chính thức.
Bệnh nhân được đưa vào giấc ngủ
Vào thời điểm ngủ đông, gopher không chỉ sợ lạnh mà còn mắc các bệnh chính: thiếu máu cục bộ, nhiễm trùng và các bệnh ung thư. Từ bệnh dịch, một con vật thức dậy sẽ chết trong một ngày, và nếu nó bị nhiễm bệnh trong trạng thái buồn ngủ, nó không quan tâm. Có rất nhiều cơ hội cho các bác sĩ. Cùng gây mê không phải là trạng thái dễ chịu nhất đối với cơ thể. Tại sao không thay thế nó bằng một chế độ ngủ đông tự nhiên hơn?
Hãy tưởng tượng tình huống: bệnh nhân đang cận kề sự sống và cái chết, đồng hồ đếm. Và thường những giờ này không đủ để thực hiện một ca phẫu thuật hoặc tìm người hiến tặng. Và trong trạng thái ngủ đông, hầu như bất kỳ bệnh nào cũng phát triển giống như chuyển động chậm, và chúng ta không còn nói về giờ, mà là về ngày, hoặc thậm chí vài tuần. Nếu bạn cố gắng tự do cho trí tưởng tượng của mình, bạn có thể tưởng tượng những bệnh nhân vô vọng đang chìm đắm trong tình trạng thiếu khí sinh học với hy vọng một ngày nào đó sẽ tìm thấy phương tiện cần thiết cho việc điều trị của họ. Các công ty tham gia vào lĩnh vực cryonics cũng làm điều gì đó tương tự, chỉ là họ đóng băng một người đã chết và việc khôi phục một sinh vật đã tồn tại mười năm trong nitơ lỏng là điều khó thực tế.
Cơ chế ngủ đông có thể giúp hiểu được nhiều loại bệnh. Ví dụ, nhà khoa học người Bulgaria Veselin Denkov trong cuốn sách “Bên lề cuộc sống” đã gợi ý rằng hãy chú ý đến quá trình sinh hóa của một con gấu đang ngủ: “Nếu các nhà khoa học tìm cách thu được ở dạng tinh khiết của nó thì một chất (có lẽ là một loại hormone) đi vào cơ thể từ vùng dưới đồi của gấu, với sự giúp đỡ của quá trình sống được điều chỉnh trong quá trình ngủ đông, sau đó chúng sẽ có thể điều trị thành công những người bị bệnh thận.
Cho đến nay, các bác sĩ rất cảnh giác với ý tưởng sử dụng chế độ ngủ đông. Tuy nhiên, sẽ rất nguy hiểm khi đối phó với một hiện tượng chưa được hiểu đầy đủ.