Centinaie di spezie animali ponu hibernate. A rata metabolica in i so organismi hè ridutta di deci volte. Ùn ponu manghjà è pocu respira. Sta cundizione cuntinueghja à esse unu di i più grandi misteri scientifichi. A risolviri puderia purtà à scuperte in parechji spazii, da l'oncologia à u volu spaziale. I scientisti volenu fà una persona hibernate.
"Aghju travagliatu in Svezia per un annu è ùn pudia micca fà dorme i gopher per un annu", ammette Lyudmila Kramarova, ricercatore senior in l'Istitutu di Biofisica Teorica è Sperimentale di l'Academia Russa di Scienze (Pushchino).
In l'Occidenti, i diritti di l'animali di laboratoriu sò detallati - a Dichjarazione di i Diritti Umani hè di riposu. Ma l'esperimenti nantu à u studiu di l'hibernazione ùn pò micca esse realizatu.
- A quistione hè, perchè duveranu dorme s'ellu hè caldu in a casa di gopher è alimentatu da u ventre? I Gophers ùn sò micca stupidi. Quì in u nostru labburatoriu, si dormenu prestu cun mè !
A più gentile Lyudmila Ivanovna tocca severamente u so dettu nantu à a tavula è parla di u gopher di laboratoriu chì stava in u so locu. "Susya!" hà chjamatu da a porta. "Paga-paga!" – rispose u gopher, chì generalmente ùn hè micca ammansatu. Questa Susya ùn hà micca addormentatu ancu una volta in trè anni in casa. In l'inguernu, quandu era notevolmente più fretu in l'appartamentu, hà cullatu sottu à u radiatore è caliu a testa. "Perchè?" dumanda Lyudmila Ivanovna. Forsi u centru regulatori di l'hibernazione hè in qualchì locu in u cervellu? I scientisti ùn sanu micca ancu. A natura di l'hibernazione hè una di e intrigue maiò in a biologia muderna.
Morte tempuranea
Grazie à Microsoft, a nostra lingua hè stata arricchita cù un altru buzzword - hibernation. Questu hè u nome di u modu in quale Windows Vista entra in l'urdinatore per minimizzà u cunsumu di energia. A macchina pare esse disattivata, ma tutte e dati sò salvate à u stessu tempu: aghju appughjatu u buttone - è tuttu hà travagliatu cum'è s'ellu ùn era nunda. A listessa cosa succede cù l'organi viventi. Migliaia di spezie diverse - da i batteri primitivi à i lemuri avanzati - sò capaci di "morte" temporaneamente, chì hè scientificamente chjamatu hibernazione, o ipobiosi.
L'esempiu classicu hè i gophers. Chì sapete di i gophers ? Normale tali roditori da a famiglia di squirrel. Scavanu i so visoni, manghjanu erba, razza. Quandu vene l'inguernu, i gopher passanu sottu terra. Hè quì chì, da un puntu di vista scientificu, succede u più interessante. L'hibernazione di Gopher pò durà finu à 8 mesi. À a superficia, a fretura à volte righjunghji -50, u pirtusu si congela à -5. Allora a temperatura di i membri di l'animali cade à -2, è l'organi internu à -2,9 gradi. In modu, durante l'invernamentu, u gopher dorme in una fila per solu trè simani. Allora esce da l'hibernazione per uni pochi d'ore, è poi si dorme di novu. Senza entre in dettagli biochimici, dicemu chì si sveglia per piscia è stende.
Un squirrel di terra congelata vive in slow motion: a so freccia di u core cade da 200-300 à 1-4 battiti per minutu, respirazione episodica - 5-10 respirazioni, è dopu a so assenza completa per una ora. U fornimentu di sangue à u cervellu hè ridutta di circa 90%. Una persona ordinaria ùn pò micca sopravvive à qualcosa vicinu à questu. Ùn hè ancu capaci di diventà cum'è un orsu, chì a temperatura scende un pocu durante a hibernazione - da 37 à 34-31 gradi. Issi trè à cinque gradi avarianu bastatu per noi: u corpu avaria battutu per u dirittu di mantene a freccia di u core, u ritmu di respirazione è di ristabilisce a temperatura normale di u corpu per parechje ore più, ma quandu i risorsi energetichi sguassate, a morte hè inevitabbile.
patata pelosa
Sapete com'è un gopher quandu dorme? dumanda Zarif Amirkhanov, ricercatore senior à l'Istitutu di Biofisica Cellularia. "Cum'è e patate da a cantina. Duru è friddu. Solu furry.
Intantu, u gopher s'assumiglia à un gopher - allegramente gnaws seeds. Ùn hè micca faciule d'imaginà chì sta criatura allegra puderia di colpu in un stuporu senza ragiuni è passanu a maiò parte di l'annu cusì, è dopu, di novu, senza ragiuni, "fall out" di stu stupore.
Unu di i misteri di l'ipobiosi hè chì l'animali hè abbastanza capaci di regulà a so cundizione per sè stessu. Un cambiamentu di a temperatura di l'ambienti ùn hè micca necessariu per questu - i lemurs da Madagascar cascanu in hibernazione. Una volta à l'annu, trovanu un cavu, tappa l'entrata è andate in lettu per sette mesi, calendu a so temperatura di u corpu à + 10 gradi. È in a strada à u stessu tempu tuttu u listessu +30. Certi squirrels di terra, per esempiu, i Turchistani, ponu ancu hibernate in u calore. Ùn hè micca tantu a temperatura intornu, ma u metabolismu in l'internu: u ritmu metabolicu cade da 60-70%.
"Vidite, questu hè un statu completamente diversu di u corpu", dice Zarif. - A temperatura di u corpu ùn hè micca una causa, ma una cunsiguenza. Un altru mecanismu regulatori hè attivatu. E funzioni di decine di proteini cambianu, e cellule cessanu di dividendu, in generale, u corpu hè cumpletamente ricustruitu in pocu ore. E poi in listesse ore hè ricustruita. Nisuna influenze esterne.
Legna è stufa
L'unicità di l'hibernazione hè chì l'animali pò prima rinfriscà è poi calà senza aiutu fora. A quistione hè cumu?
"Hè assai simplice", dice Lyudmila Kramarova. "Tessulu adiposu marrone, avete intesu?
Tutti l'animali di sangue caldu, cumpresi l'omu, anu stu misteriosu grassu marrone. Inoltre, in i zitelli hè assai più cà in un adultu. Per un bellu pezzu, u so rolu in u corpu era in generale incomprensibile. In fatti, ci hè grassu ordinariu, perchè ancu marrone?
- Allora, hè risultatu chì u grassu marrone ghjoca u rolu di una stufa, - spiega Lyudmila, - è u grassu biancu hè solu legnu.
U grassu marrone hè capaci di calà u corpu da 0 à 15 gradi. E poi altri tessuti sò inclusi in u travagliu. Ma solu perchè avemu trovu una stufa ùn significa micca chì avemu capitu cumu fà u funziunamentu.
"Ci deve esse qualcosa chì accende stu mecanismu", dice Zarif. - U travagliu di l'organisimu sanu hè cambiatu, chì significa chì ci hè un certu centru chì cuntrola è lancia tuttu questu.
Aristòtili hà legatu à studià l'hibernazione. Ùn si pò dì chì a scienza hà fattu solu questu dapoi 2500 anni. Seriu stu prublema hà cuminciatu à esse cunsideratu solu 50 anni fà. A quistione principale hè: ciò chì in u corpu attiva u mecanismu di hibernazione? Se l'avemu truvatu, avemu da capisce cumu si travaglia, è se avemu capitu cumu si travaglia, avemu da amparà cumu induce l'hibernazione in i non-sleepers. Ideale, simu cun voi. Questa hè a logica di a scienza. Tuttavia, cù ipobiosi, a logica normale ùn hà micca travagliatu.
Tuttu hà cuminciatu da a fine. In u 1952, l'investigatore tedescu Kroll pubblicò i risultati di un esperimentu sensazionale. Intruducendu un extracte di u cervellu di i hamsters, i ricci è i pipistrelli in u corpu di i misgi è i cani, hà causatu un statu di ipobiosi in animali chì ùn dorme micca. Quandu u prublema cuminciò à esse trattatu più vicinu, hè risultatu chì u fattore di ipobiosi ùn hè micca solu in u core, ma in generale in ogni urganu di l'animali hibernate. I ratti ubbidienti ibernavanu si sò stati injectati cù plasma di sangue, estratti di stomacu, è ancu solu l'urina di squirrels di terra di dorme. Da un vetru d'urina di gopher, i scimmie anu ancu addormentatu. L'effettu hè sempre riproduciutu. In ogni casu, ricusa categuricamente à esse ripruduciutu in tutti i tentativi di isolà una sustanza particulari: l'urina o u sangue causanu ipobiosi, ma i so cumpunenti per separatamente ùn anu micca. Nè squirrels di terra, nè lemur, nè, in generale, alcunu di l'hibernatori in u corpu hè statu trovu qualcosa chì li distingue da tutti l'altri.
A ricerca di u fattore di ipobiosi dura 50 anni, ma u risultatu hè quasi zero. Nè i geni rispunsevuli di l'hibernazione nè i sustanzi chì causanu sò stati trovati. Ùn hè micca chjaru quale organu hè rispunsevuli di sta cundizione. Diversi esperimenti includenu i glànduli suprarrenali, è a glàndula pituitaria, è l'ipotalamo, è a glàndula tiroïde in a lista di "suspettati", ma ogni volta si sviluppò chì eranu solu participanti in u prucessu, ma micca i so iniziatori.
"Hè chjaru chì luntanu da tutta a gamma di sustanzi chì sò in questa frazione brutta hè efficace", dice Lyudmila Kramarova. - Ebbè, sia solu perchè a maiò parte l'avemu ancu. Migliaia di prutiìni è peptidi rispunsevuli di a nostra vita cù squirrels sò stati studiati. Ma nimu di elli - direttamente, almenu - sò cunnessi cù l'hibernazione.
Hè statu precisamente stabilitu chì solu a cuncintrazione di sustanzi cambiassi in u corpu di un gopher dorme, ma s'ellu si forma qualcosa di novu ùn hè ancu scunnisciutu. Più i scientisti avanzanu, più sò disposti à pensà chì u prublema ùn hè micca u misteriu "fattore di sonnu".
"U più prubabile, questa hè una sequenza cumplessa di avvenimenti biochimici", dice Kramarova. - Forse un cocktail agisce, vale à dì una mistura di un certu numaru di sustanzi in una certa cuncentrazione. Forse hè una cascata. Questu hè, l'effettu consistente di una quantità di sustanzi. Inoltre, assai prubabilmente, questi sò proteini cunnisciuti longu chì tutti anu.
Ci hè chì l'hibernazione hè una equazione cù tutti i cunnisciuti. U più simplice hè, u più difficiule hè di risolve.
U caosu cumpletu
Cù a capacità di hibernate, a natura hà fattu un mess cumpletu. Alimentazione di i zitelli cù u latte, pusendu ova, mantene a temperatura di u corpu constantemente - sti qualità sò chjappi nantu à i rami di l'arbulu evoluzione. È l'ipobiosi pò esse chjaramente manifestatu in una spezia è à u stessu tempu esse completamente assente in u so parente più vicinu. Per esempiu, marmotte è squirrel di terra da a famiglia di squirrel dorme in i so visoni per sei mesi. È i squirrelli stessi ùn pensanu micca di dorme ancu in l'invernu più severu. Ma certi pipistrelli (bats), insettivori (ricci), marsupiali è primati (lemurs) cadenu in hibernazione. Ma ùn sò ancu cugini di seconda parte di i gophers.
Certi acelli, rettili, insetti dorme. In generale, ùn hè micca assai chjaru nantu à quale basa a natura hà sceltu, è micca altri, cum'è hibernatori. È hà sceltu ? Ancu quelli spezie chì ùn sò micca familiarizati cù l'hibernazione in tuttu, in certi cundizioni, facilmente intuite ciò chì hè. Per esempiu, u cane di prateria di cuda nera (una famiglia di roditori) si addormenta in un locu di laboratoriu si priva d'acqua è di manciari è postu in una stanza scura è fridda.
Sembra chì a logica di a natura hè basatu precisamente nantu à questu: se una spezia hà bisognu di sopravvive à a stagione di fame per sopravvive, hà una opzione cù ipobiosi in riserva.
"Sembra chì avemu trattatu di un anticu mecanismu di regulazione, chì hè inherente à ogni criatura vivente in generale", pensa Zarif à alta voce. – È questu ci porta à un pensamentu paradossale : ùn hè micca stranu chì i gopher dormenu. A cosa strana hè chì noi stessi ùn hibernate micca. Forsi sariamu abbastanza capaci di ipobiosi se tuttu in l'evoluzione si sviluppau in una linea recta, vale à dì, secondu u principiu di aghjunghje novi qualità, mantenendu i vechji.
Tuttavia, sicondu i scientisti, una persona in relazione à l'hibernazione ùn hè micca sanu senza speranza. L'Australiani aborigeni, i perle, i yogi indiani ponu minimizzà e funzioni fisiologiche di u corpu. Chì sta cumpetenza sia ottenuta da una furmazione longa, ma hè ottenuta! Finu a ora, nisun scientist hà sappiutu mette una persona in una hibernazione cumpleta. A narcose, u sonnu letargicu, u coma sò stati vicinu à l'ipobiosi, ma anu una basa diversa, è sò percepiti com'è una patologia.
Esperimenti per intruduce una persona in hibernazione prestu principià i medichi ucraini. U metudu chì anu sviluppatu hè basatu annantu à dui fatturi: alti livelli di diossidu di carbonu in l'aria è bassa temperature. Forsi questi esperimenti ùn permettenu micca di capiscenu sanu a natura di l'hibernazione, ma almenu turnà l'ipobiosi in un prucessu clinicu cumpletu.
Pacientu mandatu à dorme
À l'epica di l'hibernazione, u gopher ùn hè micca paura micca solu di u friddu, ma ancu di e malatie principali di u gopher: ischemia, infizzioni è malatie oncologiche. Da a pesta, un animali svegliu mori in un ghjornu, è s'ellu hè infettatu in un statu di sonnu, ùn importa micca. Ci sò enormi opportunità per i medichi. A stessa anesthesia ùn hè micca u statu più piacevule per u corpu. Perchè micca rimpiazzà cù una hibernazione più naturali?
Imagine a situazione: u paci hè nantu à a vita è a morte, u clock conta. E spessu queste ore ùn sò micca abbastanza per fà una operazione o truvà un donatore. È in l'hibernazione, quasi ogni malatia si sviluppa cum'è in slow motion, è ùn parlemu più di ore, ma di ghjorni, o ancu settimane. Se dà a vostra imaginazione libera, pudete imaginà quantu i malati senza speranza sò immersi in un statu di ipobiosi in a speranza chì un ghjornu i mezi necessarii per u so trattamentu seranu truvati. L'imprese ingaghjate in crionica facenu qualcosa di simile, solu congelanu una persona digià morta, è ùn hè pocu realisticu di restaurà un urganismu chì hè stata per deci anni in nitrogenu liquidu.
U mecanismu di hibernazione pò aiutà à capisce una varietà di malatie. Per esempiu, u scientist bulgaru Veselin Denkov in u so libru "On the Edge of Life" suggerisce attenti à a biochimica di un orsu dorme: "Se i scientisti riescenu à ottene in a so forma pura una sustanza (presumu un hormone) chì entra in u corpu. da l'ipotalamo di l'orsi, cù l'aiutu di quale i prucessi di vita sò regulati durante l'hibernazione, allora puderanu trattà cun successu e persone chì soffrenu di malatie renali.
Finu a ora, i medichi sò assai attenti à l'idea di utilizà l'hibernazione. Eppuru, hè periculosu per trattà cun un fenomenu chì ùn hè micca sanu cumpresu.