لماذا نحن لسنا غوفر: العلماء يريدون جعل الشخص في حالة سبات

يمكن لمئات من أنواع الحيوانات السبات. يتم تقليل معدل التمثيل الغذائي في كائناتهم عشرة أضعاف. لا يستطيعون الأكل ولا يكادون يتنفسون. لا تزال هذه الحالة واحدة من أكبر الألغاز العلمية. يمكن أن يؤدي حلها إلى اختراقات في العديد من المجالات ، من علم الأورام إلى رحلات الفضاء. يريد العلماء جعل الشخص في حالة سبات.

 تعترف ليودميلا كراماروفا ، باحثة أولى في معهد الفيزياء الحيوية النظرية والتجريبية التابع لأكاديمية العلوم الروسية (بوشينو): "لقد عملت في السويد لمدة عام ولم أستطع جعل الغوفر ينامون لمدة عام". 

في الغرب ، يتم تفصيل حقوق حيوانات المختبر - وإعلان حقوق الإنسان في طور الراحة. لكن لا يمكن إجراء تجارب على دراسة السبات. 

- السؤال: لماذا ينامون إذا كان الجو دافئًا في بيت الغوفر ويتغذى من البطن؟ غوفر ليسوا أغبياء. هنا في مختبرنا ، سينامون بسرعة معي! 

أطيب ليودميلا إيفانوفنا تنقر بإصبعها على الطاولة وتتحدث عن غوفر المختبر الذي يعيش في منزلها. "سوسيا!" اتصلت من المدخل. "دفع الأجور!" - أجاب غوفر ، الذي لا يتم ترويضه بشكل عام. لم تنم سوسيا ولو مرة واحدة كل ثلاث سنوات في المنزل. في الشتاء ، عندما أصبح الجو أكثر برودة بشكل ملحوظ في الشقة ، صعد تحت المبرد ودفئ رأسه. "لماذا؟" يسأل ليودميلا إيفانوفنا. ربما يكون المركز التنظيمي للإسبات في مكان ما في الدماغ؟ لا يعرف العلماء بعد. تعتبر طبيعة السبات من المؤامرات الرئيسية في علم الأحياء الحديث. 

الموت المؤقت

بفضل Microsoft ، تم إثراء لغتنا بكلمة طنانة أخرى - الإسبات. هذا هو اسم الوضع الذي يدخل فيه نظام التشغيل Windows Vista إلى الكمبيوتر لتقليل استهلاك الطاقة. يبدو أن الجهاز قد تم إيقاف تشغيله ، ولكن يتم حفظ جميع البيانات في نفس الوقت: ضغطت على الزر - وعمل كل شيء كما لو لم يحدث شيء. يحدث الشيء نفسه مع الكائنات الحية. الآلاف من الأنواع المختلفة - من البكتيريا البدائية إلى الليمور المتقدم - قادرة على "الموت" مؤقتًا ، وهو ما يسمى علميًا بالسبات أو hypobiosis. 

المثال الكلاسيكي هو gophers. ماذا تعرف عن غوفر؟ طبيعية مثل هذه القوارض من عائلة السنجاب. إنهم يحفرون حيوانات المنك الخاصة بهم ، ويأكلون العشب ، ويتكاثرون. عندما يأتي الشتاء ، يذهب الجوفر تحت الأرض. هذا هو المكان الذي يحدث فيه الشيء الأكثر إثارة للاهتمام من وجهة نظر علمية. يمكن أن يستمر وضع غوفر للسبات لمدة تصل إلى 8 أشهر. على السطح ، يصل الصقيع أحيانًا إلى -50 ، وتتجمد الفتحة إلى -5. ثم تنخفض درجة حرارة أطراف الحيوانات إلى -2 ، والأعضاء الداخلية إلى -2,9 درجة. بالمناسبة ، خلال فصل الشتاء ، ينام الغوفر على التوالي لمدة ثلاثة أسابيع فقط. ثم يخرج من السبات لبضع ساعات ، ثم ينام مرة أخرى. دون الخوض في التفاصيل البيوكيميائية ، لنفترض أنه يستيقظ ليتبول ويتمدد. 

يعيش السنجاب الأرضي المتجمد في حركة بطيئة: ينخفض ​​معدل ضربات قلبه من 200-300 إلى 1-4 نبضة في الدقيقة ، والتنفس العرضي - 5-10 أنفاس ، ثم الغياب التام لمدة ساعة. ينخفض ​​تدفق الدم إلى الدماغ بحوالي 90٪. لا يمكن لأي شخص عادي أن يعيش أي شيء قريب من هذا. إنه غير قادر حتى على أن يصبح مثل الدب ، الذي تنخفض درجة حرارته قليلاً أثناء السبات - من 37 إلى 34-31 درجة. كانت هذه الدرجة من ثلاث إلى خمس درجات كافية لنا: كان الجسم سيقاتل من أجل الحق في الحفاظ على معدل ضربات القلب ، وإيقاع التنفس ، واستعادة درجة حرارة الجسم الطبيعية لعدة ساعات أخرى ، ولكن عندما تنفد موارد الطاقة ، فإن الموت أمر لا مفر منه. 

بطاطس مشعر

هل تعرف كيف يبدو غوفر عندما ينام؟ يسأل ظريف أميرخانوف ، باحث أول في معهد الفيزياء الحيوية الخلوية. ”مثل البطاطس من القبو. قاسي وبارد. فقط فروي. 

في غضون ذلك ، يبدو الغوفر مثل غوفر - فهو يقضم البذور بمرح. ليس من السهل أن نتخيل أن هذا المخلوق المبهج يمكن أن يقع فجأة في ذهول دون سبب ويقضي معظم العام على هذا النحو ، ثم مرة أخرى ، وبدون سبب على الإطلاق ، "يسقط" من هذا الذهول. 

أحد ألغاز قصور الغدة الدرقية هو أن الحيوان قادر تمامًا على تنظيم حالته بمفرده. تغيير درجة الحرارة المحيطة ليس ضروريًا على الإطلاق لهذا - الليمور من مدغشقر يسقط في السبات. مرة واحدة في السنة ، يجدون مجوفًا ، ويسدون المدخل وينامون لمدة سبعة أشهر ، ويخفضون درجة حرارة أجسامهم إلى +10 درجات. وفي الشارع في نفس الوقت كل نفس +30. بعض السناجب المطحونة ، على سبيل المثال ، تركستان ، يمكنها أيضًا السبات في الحرارة. لا يتعلق الأمر بدرجة حرارة عالية ، ولكن الأيض في الداخل: ينخفض ​​معدل الأيض بنسبة 60-70٪. 

يقول ظريف: "كما ترى ، هذه حالة مختلفة تمامًا من الجسد". - تنخفض درجة حرارة الجسم ليس كسبب بل نتيجة لذلك. تم تفعيل آلية تنظيمية أخرى. تتغير وظائف عشرات البروتينات ، وتتوقف الخلايا عن الانقسام ، بشكل عام ، يعاد بناء الجسم بالكامل في غضون ساعات قليلة. ثم في نفس الساعات القليلة أعيد بناؤها من جديد. لا تأثيرات خارجية. 

حطب وموقد

إن ما يميز السبات هو أنه يمكن للحيوان أن يبرد أولاً ثم يسخن دون مساعدة خارجية. السؤال كيف؟

 تقول ليودميلا كراماروفا: "الأمر بسيط للغاية". "الأنسجة الدهنية البنية ، هل سمعت؟

جميع الحيوانات ذوات الدم الحار ، بما في ذلك البشر ، لديها هذه الدهون البنية الغامضة. علاوة على ذلك ، عند الرضع يكون أكثر بكثير من البالغين. لفترة طويلة ، كان دوره في الجسم غير مفهوم بشكل عام. في الواقع ، هناك دهون عادية ، لماذا البني أيضًا؟

 - لذلك ، اتضح أن الدهون البنية تلعب دور الموقد ، - يوضح ليودميلا ، - والدهون البيضاء هي مجرد حطب. 

الدهون البنية قادرة على تدفئة الجسم من 0 إلى 15 درجة. ثم يتم تضمين أقمشة أخرى في العمل. لكن لمجرد أننا وجدنا موقدًا لا يعني أننا اكتشفنا كيفية تشغيله. 

يقول ظريف: "يجب أن يكون هناك شيء ما يعمل على تشغيل هذه الآلية". - يتغير عمل الكائن الحي كله ، مما يعني أن هناك مركزًا معينًا يتحكم في كل هذا ويطلقه. 

أورث أرسطو دراسة السبات. لا يمكن القول أن العلم كان يفعل ذلك بالضبط منذ 2500 عام. على محمل الجد ، بدأ النظر في هذه المشكلة منذ 50 عامًا فقط. السؤال الرئيسي هو: ما في الجسم يطلق آلية السبات؟ إذا وجدناها ، فسوف نفهم كيف تعمل ، وإذا فهمنا كيف تعمل ، فسوف نتعلم كيفية إحداث السبات في الأشخاص الذين لا ينامون. من الناحية المثالية ، نحن معك. هذا هو منطق العلم. ومع ذلك ، مع hypobiosis ، لم ينجح المنطق العادي. 

بدأ كل شيء من النهاية. في عام 1952 نشر الباحث الألماني كرول نتائج تجربة مثيرة. من خلال إدخال مستخلص من دماغ الهامستر النائم والقنافذ والخفافيش في أجسام القطط والكلاب ، تسبب في حالة من hypobiosis في الحيوانات غير النائمة. عندما بدأ التعامل مع المشكلة عن كثب ، اتضح أن عامل hypobiosis موجود ليس فقط في الدماغ ، ولكن بشكل عام في أي عضو من أعضاء حيوان سبات. دخلت الفئران في حالة سبات مطيعة إذا تم حقنها ببلازما الدم ومستخلصات المعدة وحتى بول السناجب الأرضية النائمة. من كوب من بول غوفر ، نمت القرود أيضًا. يتم إعادة إنتاج التأثير باستمرار. ومع ذلك ، فإنه يرفض بشكل قاطع إعادة إنتاجه في جميع محاولات عزل مادة معينة: البول أو الدم يسببان hypobiosis ، لكن مكوناتهما بشكل منفصل لا تفعل ذلك. لم يتم العثور على أي من السناجب الأرضية ولا الليمور ولا بشكل عام أي من السباتات في الجسم أي شيء يميزهم عن الآخرين. 

استمر البحث عن عامل نقص المناعة لمدة 50 عامًا ، لكن النتيجة كانت صفرًا تقريبًا. لم يتم العثور على الجينات المسؤولة عن السبات ولا المواد المسببة له. ليس من الواضح العضو المسؤول عن هذه الحالة. شملت التجارب المختلفة الغدد الكظرية ، والغدة النخامية ، والغدة الدرقية في قائمة "المشتبه بهم" ، ولكن في كل مرة اتضح أنهم كانوا مجرد مشاركين في العملية ، لكن ليسوا من بادئها.

 تقول ليودميلا كراماروفا: "من الواضح أنه بعيدًا عن النطاق الكامل للمواد الموجودة في هذا الجزء القذر ، فهو فعال". - حسنًا ، فقط لأننا نمتلكهم أيضًا في الغالب. تمت دراسة آلاف البروتينات والببتيدات المسؤولة عن حياتنا مع السناجب الأرضية. لكن لا أحد منهم - بشكل مباشر ، على الأقل - مرتبط بالسبات. 

لقد ثبت بدقة أن تركيز المواد فقط هو الذي يتغير في جسم غوفر نائم ، ولكن ما إذا كان هناك شيء جديد يتشكل هناك لا يزال غير معروف. كلما تقدم العلماء بشكل أكبر ، زاد ميلهم إلى الاعتقاد بأن المشكلة ليست "عامل النوم" الغامض. 

تقول كراماروفا: "على الأرجح ، هذه سلسلة معقدة من الأحداث البيوكيميائية". - ربما يعمل الكوكتيل ، أي خليط من عدد معين من المواد في تركيز معين. ربما هو شلال. أي ، التأثير المتسق لعدد من المواد. علاوة على ذلك ، على الأرجح ، هذه بروتينات معروفة منذ زمن طويل لدى الجميع. 

اتضح أن السبات هو معادلة مع كل المعروف. كلما كان الأمر أبسط ، كان حله أكثر صعوبة. 

فوضى عارمة 

مع القدرة على السبات ، أحدثت الطبيعة فوضى كاملة. إطعام الأطفال بالحليب ، ووضع البيض ، والحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم - هذه الصفات معلقة بدقة على أغصان الشجرة التطورية. ويمكن أن يتجلى النقص بوضوح في نوع واحد وفي نفس الوقت يكون غائبًا تمامًا في أقرب أقربائه. على سبيل المثال ، ينام الغرير والسناجب الأرضية من عائلة السنجاب في المنك لمدة ستة أشهر. والسناجب نفسها لا تفكر في النوم حتى في أشد الشتاء قسوة. لكن بعض الخفافيش (الخفافيش) وآكلات الحشرات (القنافذ) والجرابيات والقرود (الليمور) تقع في السبات. لكنهم ليسوا حتى أبناء عمومة من الدرجة الثانية للغوفر. 

تنام بعض الطيور والزواحف والحشرات. بشكل عام ، ليس من الواضح تمامًا على أي أساس اختارتهم الطبيعة ، وليس غيرهم ، كعاملين في السبات. وهل اختارت؟ حتى تلك الأنواع التي لا تعرف السبات على الإطلاق ، في ظل ظروف معينة ، تخمن بسهولة ما هو. على سبيل المثال ، ينام كلب البراري ذو الذيل الأسود (عائلة من القوارض) في بيئة معملية إذا حرم من الماء والطعام ووضعه في غرفة مظلمة وباردة. 

يبدو أن منطق الطبيعة يعتمد تحديدًا على هذا: إذا احتاج نوع ما للبقاء على قيد الحياة في موسم الجوع من أجل البقاء ، فلديه خيار مع hypobiosis في المحمية. 

"يبدو أننا نتعامل مع آلية تنظيمية قديمة ، متأصلة في أي كائن حي بشكل عام" ، يفكر ظريف بصوت عالٍ. - وهذا يقودنا إلى فكرة متناقضة: ليس غريباً أن ينام الغوفر. الغريب أننا أنفسنا لا نسبت. ربما نكون قادرين تمامًا على الإصابة بمرض hypobiosis إذا تطور كل شيء في التطور في خط مستقيم ، أي وفقًا لمبدأ إضافة صفات جديدة مع الحفاظ على الصفات القديمة. 

ومع ذلك ، وفقًا للعلماء ، فإن الشخص فيما يتعلق بالسبات ليس ميؤوسًا منه تمامًا. يمكن للأستراليين الأصليين وغواصي اللؤلؤ واليوغيين الهنود تقليل الوظائف الفسيولوجية للجسم. دع هذه المهارة تتحقق من خلال التدريب الطويل ، لكنها تتحقق! حتى الآن ، لم يتمكن أي عالم من وضع شخص ما في حالة سبات كامل. التخدير ، والنوم الخامل ، والغيبوبة هي حالات قريبة من hypobiosis ، لكن لها أساسًا مختلفًا ، ويُنظر إليها على أنها أمراض. 

سيبدأ الأطباء الأوكرانيون قريبًا تجارب لإدخال شخص في السبات. تعتمد الطريقة التي طوروها على عاملين: المستويات العالية من ثاني أكسيد الكربون في الهواء ودرجات الحرارة المنخفضة. ربما لن تسمح لنا هذه التجارب بفهم طبيعة السبات تمامًا ، ولكن على الأقل تحويل hypobiosis إلى إجراء سريري كامل. 

أرسل المريض للنوم 

في وقت السبات ، لا يخاف الغوفر ليس فقط من البرد ، ولكن أيضًا من أمراض الغوفر الرئيسية: نقص التروية والالتهابات وأمراض الأورام. من الطاعون يموت حيوان يقظ في يوم واحد ، وإذا أصيب بالنعاس فلا يبالي. هناك فرص هائلة للأطباء. نفس التخدير ليس الحالة الأكثر متعة للجسم. لماذا لا تستبدله بسبات طبيعي أكثر؟ 

تخيل الموقف: المريض على وشك الحياة والموت ، الساعة مهمة. وغالبًا ما تكون هذه الساعات غير كافية لإجراء عملية أو العثور على متبرع. وفي حالة السبات ، يتطور أي مرض تقريبًا مثل الحركة البطيئة ، ولم نعد نتحدث عن ساعات ، بل عن أيام أو حتى أسابيع. إذا أعطيت العنان لخيالك ، يمكنك أن تتخيل كيف ينغمس المرضى اليائسون في حالة من مرض نقص الحساسية على أمل أن يتم العثور على الوسائل اللازمة في يوم من الأيام لعلاجهم. الشركات العاملة في مجال التجميد تفعل شيئًا مشابهًا ، فقط تقوم بتجميد شخص ميت بالفعل ، وليس من الواقعي استعادة كائن حي ظل لمدة عشر سنوات في النيتروجين السائل.

 يمكن أن تساعد آلية السبات في فهم مجموعة متنوعة من الأمراض. على سبيل المثال ، اقترح العالم البلغاري فيسيلين دينكوف في كتابه "على حافة الحياة" الانتباه إلى الكيمياء الحيوية لدب نائم: "إذا تمكن العلماء من الحصول في شكله النقي على مادة (يفترض أنها هرمون) تدخل الجسم من منطقة ما تحت المهاد للدببة ، والتي يتم من خلالها تنظيم عمليات الحياة أثناء السبات ، عندها سيكونون قادرين على علاج الأشخاص الذين يعانون من أمراض الكلى بنجاح. 

حتى الآن ، يشعر الأطباء بالقلق الشديد من فكرة استخدام السبات. ومع ذلك ، فمن الخطر التعامل مع ظاهرة غير مفهومة بالكامل.