Ratusan spésiés sato tiasa hibernate. Laju métabolik dina organisme maranéhanana diréduksi sapuluh kali lipat. Aranjeunna teu bisa dahar jeung boro ngambekan. Kaayaan ieu terus janten salah sahiji misteri ilmiah pangbadagna. Ngarengsekeun éta tiasa nyababkeun terobosan di seueur daérah, ti onkologi ka penerbangan angkasa. Élmuwan hoyong ngajantenkeun jalma hibernasi.
"Kuring digawé di Swédia salila sataun tur teu bisa meunang gophers saré salila sataun," ngaku Lyudmila Kramarova, panalungtik senior di Institute of Téoritis sarta Biofisika Ékspérimén Rusia Akademi Élmu (Pushchino).
Di Kulon, hak-hak sato laboratorium diwincik - Déklarasi Hak Asasi Manusa keur istirahat. Tapi percobaan dina ulikan hibernasi teu bisa dilaksanakeun.
– Patarosan ieu, naha maranéhanana kudu bobo lamun geus haneut di imah gopher jeung fed ti beuteung? Gophers henteu bodo. Di dieu di laboratorium urang, aranjeunna bakal gancang bobo sareng abdi!
The kindest Lyudmila Ivanovna sternly taps ramo nya dina méja jeung ceramah ngeunaan gopher laboratorium anu cicing di tempat nya. “Susya!” manehna ngagero ti lawang panto. “Bayar-bayar!” – direspon gopher, nu umumna teu tamed. Ieu Susya teu saré sanajan tilu taun sakali di imah. Dina usum tiis, nalika eta janten noticeably colder di apartemen, anjeunna naek handapeun radiator jeung warmed sirah na. “Naha?” nanyakeun Lyudmila Ivanovna. Meureun puseur pangaturan hibernasi aya wae dina uteuk? Élmuwan teu acan terang. Sifat hibernasi mangrupikeun salah sahiji intrik utama dina biologi modern.
maot samentara
Hatur nuhun kana Microsoft, basa urang geus enriched kalawan buzzword sejen - hibernation. Ieu mangrupikeun nami mode dimana Windows Vista asup ka komputer pikeun ngaleutikan pamakean listrik. Mesin sigana dipareuman, tapi kabeh data disimpen dina waktos anu sareng: Kuring mencet tombol - sarta sagalana digawé saolah-olah euweuh kajadian. Hal anu sarua kajadian jeung organisme hirup. Rébuan spésiés béda - ti baktéri primitif nepi ka lemur canggih - bisa samentara "maot", nu sacara ilmiah disebut hibernasi, atawa hypobiosis.
Conto klasik nyaéta gophers. Naon anu anjeun terang ngeunaan gophers? Biasa rodénsia sapertos ti kulawarga bajing. Aranjeunna ngali minks sorangan, dahar jukut, breed. Lamun usum tiis datang, gophers balik ka jero taneuh. Ieu dimana, tina sudut pandang ilmiah, hal anu paling narik kajantenan. Hibernasi Gopher tiasa dugi ka 8 bulan. Dina beungeut cai, ibun kadang ngahontal -50, liang freezes ka -5. Lajeng suhu anggota awak sato turun ka -2, sarta organ internal -2,9 derajat. Ku jalan kitu, dina usum tiris, gopher saré sakaligus ngan ukur tilu minggu. Teras kaluar tina hibernasi sababaraha jam, teras bobo deui. Tanpa lebet kana detil biokimiawi, hayu urang nyarios yén anjeunna hudang pikeun ngintip sareng manteng.
Bajing taneuh beku hirup dina gerak laun: denyut jantungna turun tina 200-300 dugi ka 1-4 ketukan per menit, engapan episodik - 5-10 napas, teras henteuna lengkep salami sajam. Pasokan getih ka otak diréduksi sakitar 90%. Hiji jalma biasa moal bisa salamet nanaon deukeut ieu. Anjeunna malah teu bisa jadi kawas biruang, anu suhu turun rada salila hibernasi - ti 37 nepi ka 34-31 derajat. Tilu nepi ka lima derajat ieu bakal geus cukup pikeun urang: awak bakal geus perang pikeun hak pikeun ngajaga denyut jantung, engapan wirahma jeung mulangkeun suhu awak normal pikeun sababaraha jam deui, tapi lamun sumber énergi béak, maot téh dilawan.
kentang buluan
Naha anjeun terang kumaha rupa gopher nalika bobo? naroskeun Zarif Amirkhanov, panalungtik senior di Institute of Cell Biophysics. “Siga kentang ti kolong. Teuas jeung tiis. Ukur buluan.
Samentara éta, gopher teh kasampak kawas gopher a - eta cheerfully gnaws siki. Teu gampang pikeun ngabayangkeun yén mahluk riang ieu bisa ujug-ujug murag kana stupor tanpa alesan sarta méakkeun kalolobaan taun kawas kieu, lajeng, deui, tanpa alesan, "turun" stupor ieu.
Salah sahiji misteri hypobiosis nyaéta sato anu cukup sanggup ngatur kaayaanana sorangan. Parobihan dina suhu ambien henteu diperyogikeun pikeun ieu - lemur ti Madagaskar digolongkeun kana hibernasi. Sataun sakali, aranjeunna mendakan kerung, nyolok lawang sareng bobo salami tujuh bulan, nurunkeun suhu awakna ka +10 derajat. Sarta di jalan dina waktos anu sareng sadayana sami +30. Sababaraha bajing taneuh, contona, Turkestan, ogé tiasa hibernate dina panas. Teu jadi loba suhu sabudeureun, tapi métabolisme di jero: laju métabolik turun ku 60-70%.
"Anjeun ningali, ieu mangrupikeun kaayaan awak anu béda pisan," saur Zarif. – Suhu awak turun teu jadi sabab, tapi salaku konsekuensi. mékanisme pangaturan sejen diaktipkeun. Pungsi puluhan protéin robah, sél eureun ngabagi, sacara umum, awak sagemblengna diwangun deui dina sababaraha jam. Lajeng dina sababaraha jam sarua eta diwangun deui. Taya pangaruh luar.
Kayu bakar jeung kompor
Kaunikan tina hibernasi nyaéta sato mimiti tiasa niiskeun teras haneut tanpa bantuan luar. Patarosan kumaha?
"Éta basajan pisan," saur Lyudmila Kramarova. "Jaringan adiposa coklat, anjeun uninga?
Sadaya sato getih panas, kalebet manusa, gaduh gajih coklat anu misterius ieu. Leuwih ti éta, dina orok éta leuwih loba tibatan di sawawa. Pikeun lila, peranna dina awak sacara umum teu kaharti. Malah aya gajih biasa, naha ogé coklat?
– Ku kituna, tétéla yén gajih coklat muterkeun peran kompor a, - ngécéskeun Lyudmila, - sarta gajih bodas téh ngan firewood.
Lemak coklat tiasa ngahaneutan awak tina 0 dugi ka 15 derajat. Lajeng fabrics séjén kaasup kana karya. Tapi ngan kusabab urang mendakan kompor sanés hartosna urang parantos terang kumaha cara ngajantenkeunana.
"Kudu aya hal anu ngaktipkeun mékanisme ieu," saur Zarif. - Karya sakabeh organisme robah, nu hartina aya hiji puseur tangtu nu ngatur jeung ngajalankeun sagala ieu.
Aristoteles bequeathed diajar hibernasi. Teu bisa disebutkeun yen elmu geus ngalakonan ngan éta saprak 2500 taun. Serius masalah ieu mimiti dianggap ukur 50 taun ka tukang. Patarosan utama nyaéta: naon dina awak micu mékanisme hibernasi? Upami urang mendakan éta, urang bakal ngartos kumaha jalanna, sareng upami urang ngartos kumaha éta jalanna, urang bakal diajar kumaha ngadorong hibernasi dina jalma anu henteu bobo. Ideally, kami sareng anjeun. Ieu logika elmu. Nanging, kalayan hypobiosis, logika normal henteu jalan.
Eta sadayana dimimitian ti tungtungna. Dina 1952, panalungtik Jerman Kroll diterbitkeun hasil percobaan sensasional. Ku ngenalkeun ékstrak otak hamster saré, landak sareng kalong kana awak ucing sareng anjing, anjeunna nyababkeun kaayaan hypobiosis dina sato anu teu sare. Nalika masalah mimiti diurus leuwih raket, tétéla yén faktor hypobiosis dikandung teu ukur dina uteuk, tapi sacara umum dina sagala organ sato hibernating. Beurit matuh hibernasi upami aranjeunna disuntik ku plasma getih, sari burih, bahkan ngan ukur cikiih bajing taneuh saré. Tina sagelas cikiih gopher, monyét ogé saré. Pangaruhna sacara konsistén dihasilkeun. Nanging, sacara kategorina nolak réproduksi dina sagala usaha pikeun ngasingkeun zat tinangtu: cikiih atanapi getih nyababkeun hypobiosis, tapi komponénna nyalira henteu. Ngayakeun bajing taneuh, atawa lemurs, atawa, sacara umum, salah sahiji hibernators dina awak teu kapanggih nanaon nu bakal ngabedakeun aranjeunna ti sakabeh batur.
Pilarian pikeun faktor hypobiosis parantos lumangsung salami 50 taun, tapi hasilna ampir nol. Boh gén anu tanggung jawab hibernasi atanapi zat anu nyababkeun éta henteu kapendak. Henteu écés organ mana anu tanggung jawab kana kaayaan ieu. Rupa-rupa percobaan kaasup kelenjar adrénal, sarta kelenjar hipofisis, sarta hipotalamus, sarta kelenjar tiroid dina daptar "tersangka", tapi unggal waktu tétéla yén maranéhanana ngan pamilon dina prosés, tapi teu initiators na.
"Éta jelas yén tebih ti sakabéh rentang zat anu aya dina fraksi kotor ieu éféktif," nyebutkeun Lyudmila Kramarova. - Muhun, upami ngan kusabab urang lolobana boga aranjeunna teuing. Rébuan protéin sareng péptida anu tanggung jawab pikeun kahirupan urang sareng bajing taneuh parantos ditaliti. Tapi taya sahijina - langsung, sahenteuna - disambungkeun jeung hibernasi.
Éta parantos ditetepkeun yén ngan ukur konsentrasi zat anu robih dina awak gopher sare, tapi naha aya anu anyar kabentuk masih teu dipikanyaho. Élmuwan salajengna maju, beuki aranjeunna condong mikir yén masalahna sanés "faktor sare" anu misterius.
"Paling dipikaresep, ieu runtuyan kompléks acara biokimia," nyebutkeun Kramarova. - Panginten cocktail anu akting, nyaéta, campuran sababaraha zat dina konsentrasi anu tangtu. Meureun éta cascade a. Nyaéta, pangaruh konsisten tina sababaraha zat. Leuwih ti éta, paling dipikaresep, ieu protéin lila-dipikawanoh yén dulur boga.
Tétéla yén hibernasi mangrupikeun persamaan sareng sadaya anu dipikanyaho. Beuki basajan, beuki hese diréngsékeun.
Rusuh lengkep
Kalawan kamampuhan pikeun hibernate, alam dijieun mess lengkep. Nyoco orok sareng susu, neundeun endog, ngajaga suhu awak konstan - kualitas ieu digantung rapih dina dahan tangkal évolusionér. Jeung hypobiosis bisa jelas manifested dina hiji spésiés jeung dina waktos anu sareng lengkep bolos dina relatif pangdeukeutna na. Contona, marmot jeung bajing taneuh ti kulawarga bajing saré di minks maranéhanana salila genep bulan. Sareng bajing sorangan henteu nyangka bobo bahkan dina usum anu paling parah. Tapi sababaraha kalong (kalong), inséktivora (landak), marsupial sareng primata (lemurs) ragrag kana hibernasi. Tapi aranjeunna sanés sepupu kadua pikeun gophers.
Sababaraha manuk, réptil, serangga saré. Sacara umum, teu jelas pisan dina dasar naon alam milih aranjeunna, teu batur, salaku hibernators. Sareng anjeunna milih? Malahan spésiés anu henteu wawuh sareng hibernasi, dina kaayaan anu tangtu, gampang nebak naon éta. Contona, anjing padang rumput hejo buntut hideung (kulawarga rodénsia) ragrag saré dina setting laboratorium lamun dicabut cai sarta kadaharan sarta disimpen dina poék, kamar tiis.
Sigana logika alam dumasar kana ieu: upami hiji spésiés kedah salamet dina usum kalaparan pikeun salamet, éta ngagaduhan pilihan kalayan cadangan hypobiosis.
"Sigana mah urang keur kaayaan hiji mékanisme pangaturan kuna, nu alamiah dina sagala mahluk hirup sacara umum," Zarif pikir nyaring. - Sareng ieu nyababkeun urang kana pamikiran paradoks: teu anéh yén gophers bobo. Anu anehna mah urang sorangan teu hiberna. Panginten urang tiasa janten hypobiosis upami sadayana dina évolusi dikembangkeun dina garis anu lempeng, nyaéta, dumasar kana prinsip nambihan kualitas anyar bari ngajaga anu lami.
Sanajan kitu, nurutkeun élmuwan, hiji jalma dina hubungan hibernasi teu sagemblengna asa. Urang Australia aborigin, penyelam mutiara, yogis India tiasa ngaleutikan fungsi fisiologis awak. Hayu skill ieu dihontal ku latihan lila, tapi kahontal! Sajauh ieu, teu aya élmuwan anu tiasa nempatkeun hiji jalma kana hibernasi pinuh. Narcosis, sare lethargic, koma mangrupakeun kaayaan deukeut hypobiosis, tapi maranéhna boga dadasar béda, sarta aranjeunna dianggap Patologi a.
Percobaan pikeun ngawanohkeun hiji jalma kana hibernasi baris geura-giru dimimitian dokter Ukraina. Métode anu dikembangkeun dumasar kana dua faktor: tingkat karbon dioksida anu luhur dina hawa sareng suhu anu handap. Panginten percobaan-percobaan ieu moal ngijinkeun urang ngartos sacara lengkep sifat hibernasi, tapi sahenteuna ngahurungkeun hypobiosis kana prosedur klinis anu lengkep.
Pasén dikirim saré
Dina waktos hibernasi, gopher henteu ngan ukur sieun tiis, tapi ogé panyakit gopher utama: iskemia, inféksi, sareng panyakit onkologis. Tina wabah, sato anu hudang maot dina sadinten, sareng upami katépaan dina kaayaan bobo, éta henteu paduli. Aya kasempetan anu ageung pikeun dokter. Anesthesia sarua teu kaayaan paling pikaresepeun pikeun awak. Naha henteu ngagentos ku hibernasi anu langkung alami?
Bayangkeun kaayaan: sabar aya dina verge hirup jeung maot, jam diitung. Sarta mindeng jam ieu teu cukup pikeun ngalakukeun operasi atawa manggihan donor a. Sareng dina hibernasi, ampir sagala panyakit berkembang sapertos dina gerak lambat, sareng urang henteu deui ngobrol ngeunaan jam, tapi ngeunaan dinten, atanapi bahkan minggu. Upami anjeun masihan imajinasi anjeun gratis, anjeun tiasa ngabayangkeun kumaha pasién anu teu asa-asa direndam dina kaayaan hypobiosis kalayan harepan yén dina waktos anu dipikabutuh pikeun pengobatanna bakal kapendak. Firms dina aktipitas cryonics ngalakukeun hal anu sami, ngan ukur ngabekukeun jalma anu parantos maot, sareng boro realistis pikeun mulangkeun organisme anu parantos sapuluh taun dina nitrogén cair.
Mékanisme hibernasi tiasa ngabantosan ngartos rupa-rupa panyakit. Contona, élmuwan Bulgaria Veselin Denkov dina bukuna "On the Edge of Life" nyarankeun nengetan biokimia biruang sare: "Lamun élmuwan ngatur pikeun meunangkeun dina bentuk murni zat (sigana hormon) nu asup kana awak. ti hipotalamus biruang, kalayan bantosan prosés hirup anu diatur nalika hibernasi, maka aranjeunna tiasa suksés ngubaran jalma anu kaserang panyakit ginjal.
Sajauh ieu, dokter waspada pisan kana ideu ngagunakeun hibernasi. Masih, bahaya pikeun nungkulan fenomena anu henteu kahartos sapinuhna.