何百もの動物種が冬眠できます。 彼らの有機体の代謝率はXNUMX分のXNUMXに減少します。 彼らは食べることができず、ほとんど呼吸できません。 この状態は、依然として最大の科学的謎の XNUMX つです。 それを解決することは、腫瘍学から宇宙飛行まで、多くの分野でブレークスルーにつながる可能性があります。 科学者は人を冬眠させたいと思っています。
「私はスウェーデンで XNUMX 年間働きましたが、ホリネズミを XNUMX 年間眠らせることができませんでした」と、ロシア科学アカデミー (プシチノ) の理論および実験生物物理学研究所の上級研究員であるリュドミラ クラマロワは認めています。
西洋では、実験動物の権利が詳細に規定されており、人権宣言は休止中です。 しかし、冬眠の研究に関する実験は実行できません。
– 問題は、ホリネズミ小屋で暖かく、腹から餌を与えられているのに、なぜ彼らは眠らなければならないのかということです. Gopher は愚かではありません。 ここ私たちの研究室では、彼らは私と一緒にすぐに眠りにつくでしょう!
最も親切なリュドミラ・イワノフナは、厳しくテーブルを指でたたいて、彼女の家に住んでいた研究室のホリネズミについて話します。 「スーシャ！」 彼女は戸口から電話した。 「ペイペイ！」 – 一般的に飼い慣らされていないホリネズミは答えました。 このスシャは、家ではXNUMX年に一度も寝落ちしませんでした。 アパートの寒さが一段と厳しくなった冬、彼はラジエーターの下に潜り込み、頭を暖めた。 "どうして？" リュドミラ・イワノフナが尋ねる。 冬眠の調節中枢は脳のどこかにあるのではないでしょうか? 科学者はまだ知りません。 冬眠の性質は、現代生物学における主要な陰謀の XNUMX つです。
仮死
Microsoft のおかげで、私たちの言語はもう XNUMX つのバズワードである休止状態で強化されました。 これは、消費電力を最小限に抑えるために Windows Vista がコンピュータに入るモードの名前です。 マシンの電源がオフになっているように見えますが、すべてのデータが同時に保存されています。ボタンを押すと、何も起こらなかったかのようにすべてが機能しました。 同じことが生物にも起こります。 原始的なバクテリアから高度なキツネザルまで、何千もの異なる種が一時的に「死ぬ」ことができます。これは科学的に冬眠または低生物と呼ばれています。
古典的な例はホリネズミです。 ホリネズミについて何を知っていますか? リス科の通常のそのようなげっ歯類。 彼らは自分のミンクを掘り、草を食べ、繁殖します。 冬になるとホリネズミは地中に潜ります。 ここで、科学的な観点から、最も興味深いことが起こります。 Gopher の冬眠は最大 8 か月続くことがあります。 表面では、霜が-50に達することがあり、穴は-5まで凍結します。 その後、動物の手足の温度は-2度に下がり、内臓は-2,9度に下がります。 ちなみに、越冬中、ホリネズミはXNUMX週間しか連続して寝ません。 その後、数時間冬眠から抜け出し、再び眠りに落ちます。 生化学的な詳細には立ち入らずに、彼が起床しておしっことストレッチをするとしましょう。
凍ったジリスはスローモーションで生活しています。心拍数は毎分 200 ～ 300 回から 1 ～ 4 回に低下し、一時的な呼吸は 5 ～ 10 回になり、その後 90 時間完全になくなります。 脳への血液供給が約 37% 減少します。 普通の人はこれに近いものを生き残ることはできません。 彼はクマのようになることさえできず、冬眠中の体温は 34 度から 31 ～ XNUMX 度にかなり下がります。 この XNUMX ～ XNUMX 度で十分でした。体は、心拍数、呼吸リズムを維持し、さらに数時間正常な体温を回復する権利を求めて戦ったでしょうが、エネルギー資源が尽きると、死は避けられません。
毛むくじゃらのじゃがいも
ホリネズミが眠っているときの様子を知っていますか? 細胞生物物理学研究所の上級研究員、ザリフ・アミルハノフ氏は尋ねます。 「セラーからのジャガイモのように。 硬くて寒い。 毛皮だけ。
その間、ホリネズミはホリネズミのように見えます-それは元気に種をかじります. この陽気な生き物が突然、理由もなく昏迷に陥り、一年のほとんどをこのように過ごし、その後、まったく理由もなく、この昏迷から「脱落」する可能性があることを想像するのは容易ではありません。
低生物症の謎の 10 つは、動物が自分の状態を自分で調整できることです。 マダガスカル産のキツネザルは冬眠します。 年に一度、彼らはくぼみを見つけ、入り口をふさぎ、30か月間寝て、体温を+60度に下げます。 そして路上で同時にすべて同じ+70。 トルキスタンなどの一部のジリスも、暑さの中で冬眠することができます。 周囲の温度ではなく、内部の代謝です。代謝率は XNUMX ～ XNUMX% 低下します。
「ほら、これは体の完全に異なる状態です」とザリフは言います。 – 体温は原因としてではなく、結果として低下します。 別の規制メカニズムが活性化されます。 数十個のタンパク質の機能が変化し、細胞の分裂が止まり、一般的には数時間で体が完全に再構築されます。 そして、同じ数時間で再構築されます。 外部の影響はありません。
薪とストーブ
冬眠のユニークな点は、動物が最初にクールダウンし、次に外部の助けなしにウォームアップできることです。 問題はどのようにですか？
「とてもシンプルです」とリュドミラ・クラマロワは言います。 「褐色脂肪組織、聞いたことがありますか？
人間を含むすべての温血動物には、この不思議な褐色脂肪があります。 さらに、乳児では成人よりもはるかに多くなります。 長い間、体内でのその役割は一般的に理解できませんでした。 実は普通の脂肪もあるのに、なんで褐色も？
– つまり、茶色の脂肪がストーブの役割を果たしていることが判明しました – リュドミラは説明します – そして、白い脂肪は単なる薪です.
褐色脂肪は体を0度から15度まで温めることができます。 そして、他の生地が作品に含まれています。 しかし、ストーブを見つけたからといって、それを機能させる方法を見つけたわけではありません。
「このメカニズムをオンにする何かがあるに違いありません」とザリフは言います。 – 有機体全体の働きが変化しています。つまり、これらすべてを制御して起動する特定のセンターがあるということです。
アリストテレスは冬眠を研究するために遺贈しました。 2500年以来、科学はそれだけを行ってきたとは言えません。 真剣に、この問題が考慮され始めたのはわずか 50 年前のことです。 主な問題は、体内で何が冬眠メカニズムを引き起こすのかということです。 それが見つかれば、それがどのように機能するかを理解できます。また、それがどのように機能するかを理解すれば、眠らない人に冬眠を誘発する方法を学ぶことができます. 理想的には、私たちはあなたと一緒にいます。 これが科学の論理です。 しかし、低生物症では、通常の論理は機能しませんでした。
それはすべて終わりから始まりました。 1952 年、ドイツの研究者クロールはセンセーショナルな実験結果を発表しました。 眠っているハムスター、ハリネズミ、コウモリの脳の抽出物を猫や犬の体に導入することにより、彼は眠っていない動物に低生物状態を引き起こしました. 問題がより綿密に扱われるようになったとき、低生物因子は脳だけでなく、一般的に冬眠中の動物のあらゆる器官に含まれていることが判明しました。 ラットは、血漿、胃の抽出物、さらには眠っているリスの尿を注射すると、素直に冬眠します。 ゴーファーの尿のグラスから、サルも眠りに落ちました。 効果は一貫して再現されます。 ただし、特定の物質を分離しようとするすべての試みで再現することを断固として拒否します。尿または血液は低生生物を引き起こしますが、それらの成分は別々にはしません. ジリスもキツネザルも、一般的に、体内のどの冬眠者も、他のすべてのものと区別できるものは見つかりませんでした。
ハイポビオシス要因の探索は 50 年間続けられていますが、結果はほとんどゼロです。 冬眠の原因となる遺伝子も、それを引き起こす物質も発見されていません。 この状態の原因がどの器官であるかは明らかではありません。 さまざまな実験では、副腎、脳下垂体、視床下部、甲状腺が「容疑者」のリストに含まれていましたが、それらはプロセスの単なる参加者であり、開始者ではないことが毎回判明しました。
「この汚れた画分に含まれるすべての物質が効果的であることは明らかです」とリュドミラ・クラマロワは言います。 —まあ、私たちもほとんど持っているという理由だけで。 地上リスとの私たちの生活に関与する何千ものタンパク質とペプチドが研究されてきました. しかし、それらのいずれも、少なくとも直接的には、冬眠とは関係ありません。
眠っているホリネズミの体内で変化するのは物質の濃度だけであることは正確に証明されていますが、そこで何か新しいものが形成されているかどうかはまだわかっていません。 科学者が進歩すればするほど、問題は神秘的な「睡眠因子」ではないと考えるようになります。
「おそらく、これは複雑な一連の生化学的事象です」と Kramarova は言います。 – おそらく、カクテル、つまり、特定の濃度の特定の数の物質の混合物が作用している. 多分それはカスケードです。 つまり、多くの物質の一貫した効果です。 さらに、おそらく、これらは誰もが持っている古くから知られているタンパク質です。
冬眠はすべての既知のものとの方程式であることがわかりました。 シンプルになるほど、解決するのは難しくなります。
完全な混乱
冬眠する能力により、自然は完全に混乱しました。 赤ちゃんに牛乳を飲ませ、卵を産み、一定の体温を維持する - これらの資質は、進化の木の枝にきれいにぶら下がっています. そして、低生物症は、ある種では明らかに現れると同時に、最も近い近縁種では完全に存在しません. たとえば、リス科のマーモットやジリスは、ミンクの中で XNUMX か月間眠ります。 そして、リス自身は、最も厳しい冬でも眠りにつくとは考えていません。 しかし、一部のコウモリ (コウモリ)、食虫動物 (ハリネズミ)、有袋類、霊長類 (キツネザル) は冬眠します。 しかし、彼らはホリネズミの従兄弟でさえありません。
一部の鳥、爬虫類、昆虫は眠ります。 一般に、自然が冬眠者として彼らを選択し、他の人を選択した理由はあまり明確ではありません。 そして、彼女は選択しましたか？ 冬眠にまったく慣れていない種でさえ、特定の条件下では、それが何であるかを簡単に推測できます。 たとえば、オグロプレーリー ドッグ (げっ歯類の一種) は、実験室で水と食べ物を奪われ、暗くて寒い部屋に置かれると眠りに落ちます。
自然界の論理はまさにこれに基づいているようです。種が生き残るために飢餓の季節を生き残る必要がある場合、その種には予備の低生生物という選択肢があります。
「私たちは、あらゆる生物に固有の古代の規制メカニズムを扱っているようです」とザリフは声を出して考えます。 – そして、これは私たちを逆説的な考えに導きます: ホリネズミが眠ることは奇妙ではありません. 奇妙なことに、私たち自身は冬眠しません。 進化のすべてが直線的に、つまり古いものを維持しながら新しい性質を追加するという原則に従って進化した場合、おそらく私たちは完全に低生生物になる可能性があります.
しかし、科学者によると、冬眠に関連する人は完全に絶望的ではありません。 アボリジニのオーストラリア人、パール ダイバー、インドのヨギは、体の生理機能を最小限に抑えることができます。 このスキルは長いトレーニングによって達成されますが、達成されます! これまでのところ、人を本格的な冬眠状態にすることができた科学者はいません。 昏睡状態、無気力睡眠、昏睡状態は低体温症に近い状態ですが、その根拠は異なり、病理として捉えられています。
ウクライナの医師は、人を冬眠させる実験を間もなく開始します。 彼らが開発した方法は、空気中の高レベルの二酸化炭素と低温という XNUMX つの要因に基づいています。 おそらく、これらの実験では冬眠の性質を完全に理解することはできませんが、少なくとも低生物症を本格的な臨床手順に変えることはできます.
眠らせた患者
冬眠中、ホリネズミは寒さだけでなく、虚血、感染症、腫瘍性疾患などの主なホリネズミの病気も恐れていません。 ペストでは、目覚めている動物は一日で死亡し、眠い状態で感染してもかまいません。 医師には大きなチャンスがあります。 同じ麻酔は体にとって最も快適な状態ではありません。 より自然な冬眠に置き換えてみませんか？
状況を想像してみてください。患者は生と死の危機に瀕しており、時計がカウントされます。 そして、多くの場合、これらの時間は、手術を行ったりドナーを見つけたりするのに十分ではありません. そして冬眠では、ほとんどすべての病気がスローモーションのように発症し、もはや数時間ではなく、数日、さらには数週間について話している. 想像力を働かせれば、いつか治療に必要な手段が見つかることを期待して、希望のない患者が低生物症の状態に陥っている様子を想像することができます. クライオニクスに携わる企業も同様のことを行っていますが、すでに死亡した人を凍結するだけであり、液体窒素でXNUMX年間横たわっていた生物を元に戻すことはほとんど現実的ではありません.
冬眠のメカニズムは、さまざまな病気を理解するのに役立ちます。 たとえば、ブルガリアの科学者 Veselin Denkov は、著書「On the Edge of Life」の中で、眠っているクマの生化学に注意を払うことを提案しています。クマの視床下部から、冬眠中に生命過程が調節される助けを借りて、腎臓病に苦しむ人々をうまく治療することができます。
これまでのところ、医師は冬眠を利用するという考えに非常に慎重です。 それでも、十分に理解されていない現象に対処することは危険です。