Atusan spesies kewan bisa hibernate. Tingkat metabolisme ing organisme kasebut suda kaping sepuluh. Dheweke ora bisa mangan lan meh ora ambegan. Kahanan iki terus dadi salah sawijining misteri ilmiah sing paling gedhe. Ngrampungake bisa nyebabake terobosan ing pirang-pirang wilayah, saka onkologi nganti penerbangan angkasa. Ilmuwan pengin nggawe wong hibernate.
"Aku kerja ing Swedia suwene setaun lan ora bisa turu setaun," ujare Lyudmila Kramarova, peneliti senior ing Institut Biofisika Teoretis lan Eksperimen Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (Pushchino).
Ing Kulon, hak-hak kewan laboratorium dirinci - Deklarasi Hak Asasi Manungsa lagi ngaso. Nanging eksperimen babagan sinau babagan hibernasi ora bisa ditindakake.
- Pitakonan, kenapa dheweke kudu turu yen anget ing omah gopher lan diwenehi panganan saka weteng? Gophers ora bodho. Ing laboratorium kita, dheweke bakal cepet turu karo aku!
Lyudmila Ivanovna sing paling apik banget nutul driji ing meja lan ngomong babagan gopher laboratorium sing manggon ing panggonane. “Susya!” dheweke nelpon saka lawang. “Bayar-bayar!” – nanggapi gopher, kang umume ora tamed. Susya iki ora keturon malah telung taun sepisan ing omah. Ing mangsa, nalika dadi luwih adhem ing apartemen, dheweke munggah ing radiator lan anget sirahe. “Kenapa?” takon Lyudmila Ivanovna. Mungkin pusat regulasi hibernasi ana ing endi wae ing otak? Ilmuwan durung ngerti. Sifat hibernasi minangka salah sawijining intrik utama ing biologi modern.
Pati sauntara
Thanks kanggo Microsoft, basa kita wis diperkaya karo tembung kunci liyane - hibernasi. Iki jeneng mode sing Windows Vista mlebu ing komputer kanggo nyilikake konsumsi daya. Mesin misale jek dipateni, nanging kabeh data disimpen ing wektu sing padha: Aku menet tombol - lan kabeh makarya kaya-kaya ora ana apa-apa. Bab sing padha kedadeyan karo organisme urip. Ewonan spesies sing beda - saka bakteri primitif nganti lemur maju - bisa sementara "mati", sing sacara ilmiah diarani hibernasi, utawa hypobiosis.
Conto klasik yaiku gophers. Apa sampeyan ngerti babagan gophers? Biasane rodents kuwi saka kulawarga bajing. Padha dig minks dhewe, mangan suket, jenis. Nalika mangsa teka, gophers menyang lemah. Ing kene, saka sudut pandang ilmiah, kedadeyan sing paling menarik. Hibernasi Gopher bisa nganti 8 sasi. Ing permukaan, frost kadhangkala tekan -50, bolongan beku nganti -5. Banjur suhu awak kewan mudhun nganti -2, lan organ internal nganti -2,9 derajat. Miturut cara, ing mangsa, gopher turu ing baris mung telung minggu. Banjur metu saka hibernasi kanggo sawetara jam, lan banjur turu maneh. Tanpa nerangake rincian biokimia, ayo ngomong yen dheweke tangi kanggo pipis lan mulur.
Bajing lemah beku urip kanthi gerakan alon: detak jantung mudhun saka 200-300 nganti 1-4 denyut saben menit, ambegan episodik - 5-10 ambegan, banjur ora ana lengkap sajrone jam. Pasokan getih menyang otak suda udakara 90%. Wong biasa ora bisa urip apa wae sing cedhak karo iki. Dheweke ora bisa dadi kaya bruwang, sing suhu rada mudhun sajrone hibernasi - saka 37 nganti 34-31 derajat. Telu nganti limang derajat iki wis cukup kanggo kita: awak bakal berjuang kanggo hak kanggo njaga detak jantung, irama napas lan mulihake suhu awak normal nganti pirang-pirang jam, nanging nalika sumber energi entek, pati ora bisa dihindari.
kentang wulu
Apa sampeyan ngerti kepiye gopher nalika turu? takon Zarif Amirkhanov, peneliti senior ing Institut Biofisika Sel. "Kaya kentang saka rong. Atos lan adhem. Mung wulune.
Ing sawetoro wektu, gopher katon kaya gopher - seneng-seneng gnaws wiji. Ora gampang kanggo mbayangno yen makhluk sing nyenengake iki bisa tiba-tiba tiba ing stupor tanpa sebab lan ngentekake pirang-pirang taun kaya iki, lan banjur, maneh, tanpa alesan, "tiba metu" saka stupor iki.
Salah sawijining misteri hipobiosis yaiku kewan kasebut cukup bisa ngatur kahanane dhewe. Owah-owahan ing suhu sekitar ora perlu kanggo iki - lemur saka Madagaskar tiba ing hibernasi. Setaun sepisan, dheweke nemokake kothong, pasang lawang lan turu suwene pitung wulan, nyuda suhu awak nganti +10 derajat. Lan ing dalan ing wektu sing padha kabeh padha +30. Sawetara bajing lemah, contone, Turkestan, uga bisa hibernate ing panas. Iku ora dadi luwih suhu watara, nanging metabolisme ing njero: tingkat metabolisme mudhun 60-70%.
"Sampeyan ndeleng, iki kahanan awak sing beda banget," ujare Zarif. - Suhu awak mudhun ora minangka sabab, nanging minangka akibat. Mekanisme pangaturan liyane diaktifake. Fungsi saka Welasan protein diganti, sel mandheg misahake, ing umum, awak rampung dibangun maneh ing sawetara jam. Banjur ing sawetara jam sing padha dibangun maneh. Ora ana pengaruh njaba.
Kayu bakar lan kompor
Keunikan saka hibernasi yaiku kewan kasebut bisa adhem dhisik lan banjur anget tanpa bantuan saka njaba. Pitakonan iku carane?
"Iku prasaja banget," ujare Lyudmila Kramarova. "Tisu adipose coklat, sampeyan wis krungu?
Kabeh kewan berdarah panas, kalebu manungsa, duwe lemak coklat misterius iki. Kajaba iku, ing bayi luwih akeh tinimbang wong diwasa. Kanggo wektu sing suwe, peran ing awak umume ora bisa dingerteni. Nyatane, ana lemak biasa, kok uga coklat?
- Dadi, ternyata lemak coklat nduweni peran minangka kompor, - nerangake Lyudmila, - lan lemak putih mung kayu bakar.
Lemak coklat bisa anget awak saka 0 nganti 15 derajat. Lan banjur kain liyane kalebu ing karya. Nanging mung amarga kita wis nemokake kompor ora ateges kita wis ngerti carane nggawe iku bisa.
"Mesti ana sing nguripake mekanisme iki," ujare Zarif. - Pakaryan kabeh organisme saya ganti, tegese ana pusat tartamtu sing ngontrol lan ngluncurake kabeh iki.
Aristoteles diwarisake kanggo sinau hibernasi. Ora bisa diarani yen ilmu pengetahuan wis ditindakake wiwit 2500 taun. Masalah serius iki wiwit dianggep mung 50 taun kepungkur. Pitakonan utama yaiku: apa ing awak micu mekanisme hibernasi? Yen kita nemokake, kita bakal ngerti cara kerjane, lan yen kita ngerti cara kerjane, kita bakal sinau carane ngindhuksi hibernasi ing wong sing ora turu. Saenipun, kita karo sampeyan. Iki logika ilmu. Nanging, kanthi hypobiosis, logika normal ora bisa digunakake.
Iku kabeh diwiwiti saka mburi. Ing taun 1952, peneliti Jerman Kroll nerbitake asil eksperimen sensasional. Kanthi ngenalake ekstrak otak hamster sing turu, landak lan kelelawar menyang awak kucing lan asu, dheweke nyebabake hypobiosis ing kewan sing ora turu. Nalika masalah kasebut diwiwiti kanthi luwih rapet, ternyata faktor hypobiosis ora mung ana ing otak, nanging umume ing organ kewan sing hibernasi. Tikus manut hibernasi yen disuntikake plasma getih, ekstrak weteng, lan malah mung urin saka bajing lemah sing turu. Saka kaca urine gopher, kethek uga keturon. Efek kasebut terus-terusan direproduksi. Nanging, kanthi kategorine nolak direproduksi ing kabeh upaya kanggo ngisolasi zat tartamtu: cipratan utawa getih nyebabake hypobiosis, nanging komponen kasebut kanthi kapisah ora. Bajing lemah, utawa lemur, utawa, ing umum, ora ana hibernator ing awak sing ditemokake apa wae sing bisa mbedakake saka kabeh liyane.
Panelusuran kanggo faktor hypobiosis wis ditindakake sajrone 50 taun, nanging asile meh nol. Sanadyan gen sing tanggung jawab kanggo hibernasi utawa zat sing nyebabake ora ditemokake. Ora jelas organ endi sing tanggung jawab kanggo kondisi kasebut. Various nyobi kalebu kelenjar adrenal, lan kelenjar pituitary, lan hypothalamus, lan kelenjar toroida ing dhaftar "tersangka", nanging saben-saben iku nguripake metu sing padha mung peserta ing proses, nanging ora sawijining initiators.
"Cetha yen adoh saka kabeh zat sing ana ing fraksi kotor iki efektif," ujare Lyudmila Kramarova. — Inggih, yen mung amarga kita biasane duwe wong-wong mau. Ewonan protein lan peptida sing tanggung jawab kanggo urip kita karo bajing lemah wis diteliti. Nanging ora ana sing - langsung, paling ora - disambungake karo hibernasi.
Wis ditetepake kanthi tepat yen mung konsentrasi zat sing owah ing awak gopher sing turu, nanging isih durung dingerteni manawa ana sing anyar. Para ilmuwan luwih maju, luwih cenderung mikir yen masalah kasebut dudu "faktor turu" sing misterius.
"Paling kamungkinan, iki minangka urutan kompleks acara biokimia," ujare Kramarova. - Mungkin koktail tumindak, yaiku, campuran sawetara zat ing konsentrasi tartamtu. Mungkin iku cascade. Yaiku, efek konsisten saka sawetara zat. Kajaba iku, paling kamungkinan, iki minangka protèin sing wis dikenal kanggo saben wong.
Pranyata hibernasi minangka persamaan karo kabeh sing dikenal. Sing luwih prasaja, luwih angel kanggo ngatasi.
Rampung lam
Kanthi kemampuan kanggo hibernate, alam nggawe kekacoan lengkap. Dipakani bayi karo susu, nglebokake endhog, njaga suhu awak sing konstan - kuwalitas kasebut digantung kanthi rapi ing cabang-cabang wit evolusi. Lan hypobiosis bisa diwujudake kanthi jelas ing siji spesies lan ing wektu sing padha ora ana ing relatif sing paling cedhak. Contone, marmot lan bajing lemah saka kulawarga bajing turu ing mink suwene nem sasi. Lan bajing dhewe ora mikir kanggo turu sanajan ing mangsa sing paling abot. Nanging sawetara kelelawar (kelelawar), insektivora (landak), marsupial lan primata (lemur) tiba ing hibernasi. Nanging dheweke dudu sepupu liya kanggo gophers.
Sawetara manuk, reptil, serangga turu. Umumé, iku ora cetha banget apa basis alam milih wong, lan ora liyane, minangka hibernators. Lan apa dheweke milih? Malah spesies sing ora kenal karo hibernasi, ing kahanan tartamtu, gampang ditebak apa iku. Contone, asu prairie buntut ireng (kulawarga rodents) tiba asleep ing setelan laboratorium yen sangsoro saka banyu lan pangan lan diselehake ing peteng, kamar kadhemen.
Kayane logika alam adhedhasar iki: yen spesies kudu urip ing mangsa keluwen supaya bisa urip, duwe pilihan kanthi cadangan hipobiosis.
"Koyone kita lagi nangani mekanisme regulasi kuno, sing ana ing makhluk urip umume," ujare Zarif kanthi banter. - Lan iki ndadékaké kita menyang pamikiran paradoks: ora aneh yen gophers turu. Sing aneh, awake dhewe ora hibernasi. Mbok menawa kita bakal bisa ngalami hypobiosis yen kabeh ing evolusi dikembangake ing garis lurus, yaiku, miturut prinsip nambah kualitas anyar nalika njaga sing lawas.
Nanging, miturut para ilmuwan, wong sing ana hubungane karo hibernasi ora kabeh ora duwe pengarep-arep. Wong Australia Aborigin, penyelam mutiara, yogi India bisa nyuda fungsi fisiologis awak. Ayo katrampilan iki digayuh kanthi latihan sing dawa, nanging bisa ditindakake! Nganti saiki, ora ana ilmuwan sing bisa nyelehake wong menyang hibernasi lengkap. Narcosis, turu lethargic, koma minangka negara sing cedhak karo hypobiosis, nanging duwe basis sing beda, lan dianggep minangka patologi.
Eksperimen kanggo ngenalake wong menyang hibernasi bakal diwiwiti dokter Ukrainia. Cara sing dikembangake adhedhasar rong faktor: tingkat karbon dioksida sing dhuwur ing udara lan suhu sing sithik. Mbok menawa eksperimen kasebut ora ngidini kita ngerti sifat hibernasi, nanging paling ora ngowahi hipobiosis dadi prosedur klinis sing lengkap.
Pasien dikirim turu
Ing wektu hibernasi, gopher ora wedi ora mung kadhemen, nanging uga penyakit gopher utama: iskemia, infeksi, lan penyakit onkologis. Saking pageblug, kewan sing tangi sedina mati, lan yen kena infeksi ing kahanan ngantuk, ora peduli. Ana kesempatan gedhe kanggo dokter. Anestesi sing padha ora dadi negara sing paling nyenengake kanggo awak. Napa ora ngganti karo hibernasi sing luwih alami?
Mbayangno kahanan: pasien ana ing ambang urip lan pati, jam diitung. Lan asring jam iki ora cukup kanggo nindakake operasi utawa golek donor. Lan ing hibernasi, meh kabeh penyakit berkembang kaya ing gerakan alon, lan kita ora ngomong babagan jam, nanging babagan dina, utawa malah minggu. Yen sampeyan menehi imajinasi gratis, sampeyan bisa mbayangno kepiye pasien sing ora duwe pengarep-arep dicemplungake ing kahanan hipobiosis kanthi pangarep-arep yen ing sawijining dina sarana sing dibutuhake kanggo perawatan bakal ditemokake. Perusahaan sing melu cryonics nindakake sing padha, mung beku wong sing wis mati, lan meh ora realistis kanggo mulihake organisme sing wis sepuluh taun ing nitrogen cair.
Mekanisme hibernasi bisa mbantu ngerteni macem-macem penyakit. Contone, ilmuwan Bulgaria Veselin Denkov ing bukune "On the Edge of Life" nyaranake kanggo menehi perhatian marang biokimia saka bruwang sing turu: "Yen para ilmuwan bisa entuk zat (bisa uga hormon) ing wangun murni sing mlebu ing awak. saka hypothalamus saka bruwang, kanthi bantuan proses urip sing diatur sajrone hibernasi, mula bakal bisa nambani wong sing nandhang penyakit ginjel.
Nganti saiki, para dokter ngati-ati banget babagan ide nggunakake hibernasi. Nanging, mbebayani kanggo ngatasi fenomena sing durung dimangerteni kanthi lengkap.