Yüzlerce hayvan türü kış uykusuna yatabilir. Organizmalarındaki metabolik hız on kat azalır. Yemek yiyemezler ve zorlukla nefes alabilirler. Bu durum en büyük bilimsel gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Bunu çözmek, onkolojiden uzay uçuşuna kadar birçok alanda atılımlara yol açabilir. Bilim adamları bir insanı kış uykusuna yatırmak istiyor.
Rusya Bilimler Akademisi (Pushchino) Teorik ve Deneysel Biyofizik Enstitüsü'nde kıdemli araştırmacı Lyudmila Kramarova, “İsveç'te bir yıl çalıştım ve bir yıl boyunca sincapların uykuya dalmasını sağlayamadım” diye itiraf ediyor.
Batı'da laboratuvar hayvanlarının hakları ayrıntılı olarak anlatılıyor - İnsan Hakları Bildirgesi dinleniyor. Ancak hazırda bekletme çalışması üzerine deneyler yapılamaz.
– Soru şu ki, sincap evi sıcaksa ve karnından besleniyorsa neden uyusunlar? Sincaplar aptal değildir. Burada, laboratuvarımızda, benimle çabucak uykuya dalarlardı!
En kibar Lyudmila Ivanovna parmağını sertçe masaya vurur ve evinde yaşayan laboratuvar sincabı hakkında konuşur. “Susya!” kapıdan seslendi. "Öde öde!" - genellikle evcilleştirilmeyen sincap yanıtladı. Bu Susya evde üç yılda bir bile uykuya dalmadı. Kışın, dairede hissedilir derecede soğuduğunda, radyatörün altına tırmandı ve başını ısıttı. "Neden?" Lyudmila İvanovna'ya sorar. Belki de hazırda bekletme modunun düzenleyici merkezi beynin bir yerindedir? Bilim adamları henüz bilmiyor. Kış uykusunun doğası, modern biyolojideki en büyük entrikalardan biridir.
geçici ölüm
Microsoft sayesinde dilimiz başka bir moda sözcükle zenginleştirildi – hazırda bekletme. Bu, güç tüketimini en aza indirmek için Windows Vista'nın bilgisayara girdiği modun adıdır. Makine kapalı görünüyor, ancak tüm veriler aynı anda kaydediliyor: Düğmeye bastım - ve her şey sanki hiçbir şey olmamış gibi çalıştı. Aynı şey canlı organizmalarda da olur. İlkel bakterilerden gelişmiş lemurlara kadar binlerce farklı tür, bilimsel olarak hibernasyon veya hipobiyoz olarak adlandırılan geçici olarak “ölebilir”.
Klasik örnek gophers. Gophers hakkında ne biliyorsun? Sincap ailesinden normal bu tür kemirgenler. Kendi vizonlarını kazarlar, ot yerler, ürerler. Kış geldiğinde, gophers yeraltına iner. Bilimsel bir bakış açısından en ilginç şeyin gerçekleştiği yer burasıdır. Gopher hazırda bekletme modu 8 aya kadar sürebilir. Yüzeyde don bazen -50'ye ulaşır, delik -5'e kadar donar. Daha sonra hayvanların uzuvlarının sıcaklığı -2'ye ve iç organların sıcaklığı -2,9 dereceye düşer. Bu arada, kışlama sırasında, sincap sadece üç hafta boyunca üst üste uyur. Sonra birkaç saatliğine hazırda bekletme modundan çıkar ve sonra tekrar uykuya dalar. Biyokimyasal ayrıntılara girmeden, işemek ve esnemek için uyandığını söyleyelim.
Donmuş bir yer sincabı ağır çekimde yaşar: kalp atış hızı dakikada 200-300'den 1-4 vuruşa düşer, epizodik nefes - 5-10 nefes ve ardından bir saat boyunca tamamen yokluğu. Beyne giden kan akışı yaklaşık %90 oranında azalır. Sıradan bir insan buna yakın hiçbir şeyden sağ çıkamaz. Kış uykusu sırasında sıcaklığı biraz düşen bir ayı gibi bile olamaz - 37'den 34-31 dereceye. Bu üç ila beş derece bizim için yeterli olurdu: vücut, kalp atış hızını, solunum ritmini korumak ve normal vücut ısısını birkaç saat daha normale döndürmek için savaşırdı, ancak enerji kaynakları tükendiğinde ölüm kaçınılmazdır.
kıllı patates
Bir sincap uyurken nasıl görünür biliyor musun? Hücre Biyofiziği Enstitüsü kıdemli araştırmacısı Zarif Amirkhanov'a soruyor. "Kilerdeki patatesler gibi. Sert ve soğuk. Sadece kürklü.
Bu arada, sincap bir sincap gibi görünüyor - neşeyle tohumları kemiriyor. Bu neşeli yaratığın sebepsiz yere aniden bir uyuşukluk içine düşebileceğini ve yılın çoğunu böyle geçirebileceğini ve sonra yine, hiçbir sebep olmaksızın, bu uyuşukluktan “düşebileceğini” hayal etmek kolay değil.
Hipobiyozun gizemlerinden biri, hayvanın durumunu kendi başına düzenleme yeteneğine sahip olmasıdır. Bunun için ortam sıcaklığında bir değişiklik gerekli değildir - Madagaskar'dan gelen lemurlar kış uykusuna yatar. Yılda bir kez bir oyuk bulurlar, girişi tıkarlar ve yedi ay boyunca yatarlar, vücut sıcaklıklarını +10 dereceye düşürürler. Ve sokakta aynı anda hepsi aynı +30. Bazı yer sincapları, örneğin Türkistanlılar da sıcakta kış uykusuna yatabilir. Etraftaki sıcaklık değil, içindeki metabolizma: Metabolizma hızı %60-70 oranında düşüyor.
Zarif, “Görüyorsunuz, bu vücudun tamamen farklı bir hali” diyor. – Vücut ısısı neden olarak değil, sonuç olarak düşer. Başka bir düzenleyici mekanizma devreye girer. Onlarca proteinin işlevleri değişir, hücreler bölünmeyi durdurur, genel olarak vücut birkaç saat içinde tamamen yeniden inşa edilir. Ve sonra aynı birkaç saat içinde yeniden inşa edildi. Dış etkiler yok.
Yakacak odun ve soba
Hazırda bekletme modunun benzersizliği, hayvanın dışarıdan yardım almadan önce soğuyabilmesi ve sonra ısınabilmesidir. Soru nasıl?
Lyudmila Kramarova, “Çok basit” diyor. “Kahverengi yağ dokusu, duydun mu?
İnsanlar dahil tüm sıcak kanlı hayvanlarda bu gizemli kahverengi yağ bulunur. Ayrıca, bebeklerde bir yetişkinden çok daha fazladır. Uzun bir süre, vücuttaki rolü genellikle anlaşılmazdı. Aslında, sıradan yağ var, neden kahverengi?
– Böylece, kahverengi yağın soba rolü oynadığı ortaya çıktı, – diye açıklıyor Lyudmila, – ve beyaz yağ sadece yakacak odun.
Kahverengi yağ, vücudu 0 ila 15 derece arasında ısıtabilir. Ardından diğer kumaşlar da işin içine dahil ediliyor. Ama bir soba bulmuş olmamız, onu nasıl çalıştıracağımızı anladığımız anlamına gelmez.
Zarif, “Bu mekanizmayı çalıştıran bir şey olmalı” diyor. – Tüm organizmanın çalışması değişiyor, yani tüm bunları kontrol eden ve başlatan belirli bir merkez var.
Aristoteles, kış uykusunu incelemek için miras bıraktı. Bilimin 2500 yıldan beri tam da bunu yaptığı söylenemez. Cidden bu sorun sadece 50 yıl önce düşünülmeye başlandı. Asıl soru şudur: Vücutta hazırda bekletme mekanizmasını ne tetikler? Onu bulursak, nasıl çalıştığını anlayacağız ve nasıl çalıştığını anlarsak, uyumayanlarda kış uykusuna neden olmayı öğreneceğiz. İdeal olarak, yanınızdayız. Bu bilimin mantığıdır. Ancak, hipobiyoz ile normal mantık çalışmadı.
Her şey sondan başladı. 1952'de Alman araştırmacı Kroll, sansasyonel bir deneyin sonuçlarını yayınladı. Uyuyan hamsterlerin, kirpilerin ve yarasaların beyninin bir özünü kedi ve köpeklerin vücuduna sokarak, uyumayan hayvanlarda bir hipobiyoz durumuna neden oldu. Sorun daha yakından ele alınmaya başladığında, hipobiyoz faktörünün sadece beyinde değil, genel olarak kış uykusuna yatan bir hayvanın herhangi bir organında bulunduğu ortaya çıktı. Sıçanlar, kan plazması, mide özleri ve hatta sadece uyuyan yer sincaplarının idrarı enjekte edildiyse itaatkar bir şekilde kış uykusuna yattı. Bir bardak sincap idrarından maymunlar da uykuya daldı. Etki sürekli olarak yeniden üretilir. Bununla birlikte, belirli bir maddeyi izole etmek için yapılan tüm girişimlerde çoğaltılmayı kategorik olarak reddeder: idrar veya kan hipobiyoza neden olur, ancak bileşenleri ayrı ayrı yapmaz. Ne yer sincapları, ne lemurlar, ne de genel olarak vücuttaki kış uykusuna yatanların hiçbiri, onları diğerlerinden ayıracak bir şey bulunamadı.
Hipobiyoz faktörü arayışı 50 yıldır devam ediyor, ancak sonuç neredeyse sıfır. Ne kış uykusundan sorumlu genler ne de buna neden olan maddeler bulunamadı. Bu durumdan hangi organın sorumlu olduğu açık değildir. Çeşitli deneyler adrenal bezleri, hipofiz bezini ve hipotalamusu ve tiroid bezini “şüpheliler” listesinde içeriyordu, ancak her seferinde onların sadece sürece katılanlar oldukları, ancak başlatıcıları olmadıkları ortaya çıktı.
Lyudmila Kramarova, "Bu kirli fraksiyonda bulunan tüm maddelerin etkili olduğu çok açık" diyor. - Eh, eğer çoğunlukla bizde de olduğu için. Yer sincaplarıyla hayatımızdan sorumlu binlerce protein ve peptit incelenmiştir. Ancak hiçbiri - en azından doğrudan - hazırda bekletme ile bağlantılı değil.
Uyuyan bir gopher'ın vücudunda sadece madde konsantrasyonunun değiştiği kesin olarak tespit edilmiştir, ancak orada yeni bir şeyin oluşup oluşmadığı hala bilinmemektedir. Bilim adamları ne kadar ilerlerse, sorunun gizemli “uyku faktörü” olmadığını düşünmeye o kadar meyilli oluyorlar.
Kramarova, "Büyük olasılıkla, bu karmaşık bir biyokimyasal olaylar dizisidir" diyor. – Belki bir kokteyl, yani belirli bir konsantrasyondaki belirli sayıda maddenin bir karışımıdır. Belki bir çağlayandır. Yani, bir dizi maddenin tutarlı etkisi. Ayrıca, büyük olasılıkla, bunlar herkesin sahip olduğu uzun zamandır bilinen proteinlerdir.
Hazırda bekletme modunun bilinen tüm olanlarla bir denklem olduğu ortaya çıktı. Ne kadar basitse, çözmesi o kadar zor olur.
Komple kaos
Hazırda bekletme yeteneği ile doğa tam bir karmaşa yarattı. Bebekleri sütle beslemek, yumurtlamak, sabit vücut ısısını korumak - bu nitelikler evrim ağacının dallarına özenle asılır. Ve hipobiyoz bir türde açıkça ortaya çıkabilir ve aynı zamanda en yakın akrabasında tamamen yok olabilir. Örneğin, sincap ailesinden dağ sıçanları ve yer sincapları, altı ay boyunca vizonlarında uyurlar. Ve sincapların kendileri en şiddetli kışta bile uykuya dalmayı düşünmezler. Ancak bazı yarasalar (yarasalar), böcek öldürücüler (kirpiler), keseliler ve primatlar (lemurlar) kış uykusuna yatar. Ama gophers için ikinci kuzen bile değiller.
Bazı kuşlar, sürüngenler, böcekler uyur. Genel olarak, doğanın onları hangi temelde hibernator olarak seçtiği ve diğerlerini seçmediği çok açık değildir. Ve o seçti mi? Kış uykusuna hiç aşina olmayan türler bile, belirli koşullar altında ne olduğunu kolayca tahmin edebilir. Örneğin, kara kuyruklu çayır köpeği (bir kemirgen ailesi), su ve yiyecekten yoksun bırakılırsa ve karanlık, soğuk bir odaya konulursa laboratuvar ortamında uykuya dalar.
Görünüşe göre doğanın mantığı tam olarak şuna dayanıyor: Bir türün hayatta kalması için açlık mevsiminde hayatta kalması gerekiyorsa, yedekte hipobiyoz seçeneği var.
Zarif, yüksek sesle, “Görünüşe göre, genel olarak herhangi bir canlının doğasında bulunan eski bir düzenleyici mekanizma ile uğraşıyoruz” diye düşünüyor. – Ve bu bizi paradoksal bir düşünceye götürüyor: gophers'ın uyuması garip değil. Garip olan şey, kendimizin kış uykusuna yatmamamızdır. Belki de evrimdeki her şey düz bir çizgide, yani eskileri korurken yeni nitelikler ekleme ilkesine göre gelişseydi, hipobiyoz konusunda oldukça yetenekli olurduk.
Bununla birlikte, bilim adamlarına göre, kış uykusuyla ilgili bir kişi tamamen umutsuz değildir. Aborijin Avustralyalılar, inci dalgıçları, Hintli yogiler vücudun fizyolojik fonksiyonlarını en aza indirebilir. Bu becerinin uzun eğitimle elde edilmesine izin verin, ancak elde edildi! Şimdiye kadar, hiçbir bilim adamı bir kişiyi tam teşekküllü bir kış uykusuna sokamadı. Narkoz, uyuşuk uyku, koma, hipobiyoza yakın durumlardır, ancak farklı bir temelleri vardır ve bir patoloji olarak algılanırlar.
Bir kişiyi kış uykusuna sokma deneyleri yakında Ukraynalı doktorlara başlayacak. Geliştirdikleri yöntem iki faktöre dayanıyor: havadaki yüksek karbondioksit seviyeleri ve düşük sıcaklıklar. Belki de bu deneyler, kış uykusunun doğasını tam olarak anlamamıza izin vermeyecek, ancak en azından hipobiyozu tam teşekküllü bir klinik prosedüre dönüştürecektir.
Hasta uyumaya gönderildi
Kış uykusu sırasında, sincap sadece soğuktan değil, aynı zamanda ana sincap hastalıklarından da korkmaz: iskemi, enfeksiyonlar ve onkolojik hastalıklar. Vebadan, uyanan bir hayvan bir gün içinde ölür ve uykulu bir durumda enfekte olursa, umursamaz. Hekimler için büyük fırsatlar var. Aynı anestezi vücut için en hoş durum değildir. Neden daha doğal bir hazırda bekletme ile değiştirmiyorsunuz?
Durumu hayal edin: hasta ölüm kalım eşiğinde, saat sayar. Ve çoğu zaman bu saatler bir operasyon yapmak veya bir donör bulmak için yeterli değildir. Ve kış uykusunda, neredeyse her hastalık ağır çekimde olduğu gibi gelişir ve artık saatlerden değil, günlerden, hatta haftalardan bahsediyoruz. Hayal gücünüzü serbest bırakırsanız, bir gün tedavileri için gerekli araçların bulunacağı umuduyla umutsuz hastaların nasıl bir hipobiyoz durumuna daldıklarını hayal edebilirsiniz. Kriyoniklerle uğraşan firmalar benzer bir şey yaparlar, sadece zaten ölmüş bir insanı dondururlar ve on yıldır sıvı nitrojen içinde yatan bir organizmayı restore etmek pek gerçekçi değildir.
Hazırda bekletme mekanizması, çeşitli rahatsızlıkların anlaşılmasına yardımcı olabilir. Örneğin, Bulgar bilim adamı Veselin Denkov, “Yaşamın Kıyısında” adlı kitabında, uyuyan bir ayının biyokimyasına dikkat edilmesini önerir: “Bilim adamları, vücuda giren bir maddeyi (muhtemelen bir hormon) saf haliyle elde etmeyi başarırlarsa kış uykusu sırasında yaşam süreçlerinin düzenlendiği ayıların hipotalamusundan, böbrek hastalığından muzdarip insanları başarılı bir şekilde tedavi edebilecekler.
Şimdiye kadar, doktorlar hazırda bekletme modunu kullanma fikrine karşı çok ihtiyatlı. Yine de, tam olarak anlaşılmayan bir fenomenle uğraşmak tehlikelidir.