Зимой время замедляется. Вы можете свернуться калачиком с Netflix в течение нескольких часов, спать полдня или оставаться в помещении в течение нездоровых периодов времени. При этом вы можете задаться вопросом: почему бы просто не сделать все возможное, пропустить неприятности и провести всю зиму без сознания в теплой, уютной норе?
Исследователи, которые надеются подготовить людей к длительным космическим путешествиям, придерживаются той же мысли. Они хотят знать: почему люди не впадают в спячку - и могут ли они в будущем?
Чтобы ответить на этот вопрос, сначала мы должны точно понять, что такое спящий режим. Вот что мы знаем: Спящий режим - это когда животное переходит в состояние длительного бездействия. Часто прячась от элементов и хищников, метаболизм животного замедляется до менее чем четверти его нормального уровня. Это охлаждает тело существа и замедляет его сердцебиение до нескольких раз в минуту, до нескольких месяцев одновременно.
«Они действительно выключают пилот-свет», - говорит Келли Дрю, нейрофармаколог из Университета Аляски, Фэрбенкс, который изучает мозг зимующих арктических сусликов. Спячка часто стимулируется суровыми условиями, более короткими днями или более низкими температурами, которые заставляют животное начать накапливать жир и иным образом готовиться к зимовке. Затем существо будет оставаться в этом периоде бездействия, пока не получит правильный сигнал - свет или температуру - чтобы вырваться из оцепенения.
Все же много неправильных представлений окружают эту мощную адаптацию. С одной стороны, хотя гибернация напоминает глубокий сон, считается, что она вообще не связана со сном. На самом деле, после пробуждения у животных могут возникнуть проблемы со сном, говорит Дрю. «Спящий режим - это действительно энергосбережение», - говорит она. «Это адаптация к ограничению ресурсов». Подобно миграции птиц, спячка развивалась, чтобы позволить животным пережить периоды чрезвычайных трудностей.
«Некоторые животные уходят, некоторые животные впадают в спячку, а некоторые просто живут с этим», - говорит Дрю. (Это объясняет, почему животные в зоопарках не впадают в спячку: существу с обильной пищей, водой и кровом не нужно будет проходить этот процесс.)
С другой стороны, мы обычно думаем о зимней спячке как о зиме, когда животные, такие как медведи, белки и сурки, будут проверяться в течение нескольких месяцев. По словам Дрю, гибернация - это не только поведение в холодную погоду. Рептилии, насекомые-амфибии и даже некоторые млекопитающие, такие как мадагаскарский лемур с толстыми хвостами, практикуют зимнюю спячку в теплую погоду, известную как однодневка, чтобы избежать периодов засухи или экстремальных температур путем охлаждения под землей.
Тем не менее, в то время как исследователи понимают, как спячка могла развиваться, удивительно мало известно о том, что происходит в организме. До сих пор, например, ученые не нашли уникальных генов у зимующих животных. Кроме того, никто не знает, что именно регулирует эти существующие гены, чтобы позволить процесс гибернации у некоторых животных, а не у других - например, у людей.
«Мы даже не знаем, какая экспрессия генов необходима для зимовки», - говорит Дрю.
Джим Престон пробуждает попутчика от зимней спячки в фильме «Пассажиры». В фильме люди впадают в спячку, чтобы пережить 120-летнее путешествие на другую планету. (Columbia Pictures) Эта загадка стала еще более актуальной, когда люди предпринимают первую пилотируемую миссию на Марс. Идея «глубокого сна» - как раз того, что относится к научно-фантастическим фильмам о глубоком космосе, таких как « Чужой» и « Пассажиры» - теперь представляет собой реальную возможность для ученых, которые хотят обеспечить выживание астронавтов-людей в течение месяцев или даже долгих поездок в другие страны. планеты. Одним из таких ученых является Дрю, который консультируется с компанией Spaceworks Enterprises по поводу финансируемого НАСА проекта по переводу людей в спящий режим из-за космического полета.
Нет никаких известных случаев естественной спячки человека, согласно Дрю. Но она слышала анекдоты о переживаниях, подобных зимней спячке, в своих исследованиях, в том числе о практике «лотовки», в которой русские крестьяне столетие назад предположительно пережили бы суровую зиму, просыпаясь всего лишь один раз в день в течение 6 месяцев, чтобы потреблять небольшое количество хлеб и эль. Кардиолог Гарвардского университета Герберт Бенсон также ведет хронику буддийских монахов, которые смогли снизить свой метаболизм на 64 процента с помощью определенных техник медитации.
Однако в настоящее время Spaceworks изучает методы, уже используемые в медицине, а именно терапевтическую гипотермию. Впервые примененный в медицине более 70 лет назад, этот метод включает охлаждение тела человека до температуры, близкой к точке замерзания воды (32 градуса по Фаренгейту), чтобы замедлить его клеточные и мозговые функции. Этот метод может защитить ткани пациента от повреждения из-за недостатка кислорода или крови, обычно после сердечного приступа или операции, такой как пересадка сердца. (Примечание: это не следует путать с тенденцией криотерапии, которая имеет небольшую научную поддержку и связана с несколькими смертельными случаями.)
В то время как терапевтическая гипотермия обычно используется в течение одного или двух дней, президент Spaceworks Джон Брэдфорд отмечает, что женщина в Китае оставалась охлажденной в течение двух недель, чтобы позволить ее мозгу излечиться от травматической травмы. Она полностью выздоровела и вернулась к своей повседневной жизни. Но не было зарегистрировано никакого другого использования терапевтической гипотермии такой длины или дольше, поэтому остается неясным, как долго можно безопасно использовать эту технику.
Брэдфорд предполагает, что люди будут погружаться в спячки продолжительностью в несколько недель, используя методы охлаждения тела и тела, подобные терапевтической гипотермии, чтобы сэкономить место и ресурсы для крупномасштабных поездок на Марс. «Это ближе к реальности, чем кажется, но есть еще много вопросов, и нужно много развития», - сказал Брэдфорд в журнале Popular Science о проекте в декабре.
Тем не менее, есть еще несколько препятствий, которые необходимо преодолеть, указывает Дрю. Спящий режим - это не просто поворот ручки вашего метаболизма; это вовлекает множество других связанных адаптаций. Главным из них является управление отходами. Дрю говорит, что животные, находящиеся в состоянии гибернации, могут по существу остановить мочеиспускание и дефекацию во время спячки, иногда через процесс реабсорбции для сохранения питательных веществ. К сожалению, люди не могут этого сделать, хотя Дрю слышал о таких предложениях, как использование ректальных катетеров.
И даже если мы выясним проблему с какашками, есть и другие проблемы. Температура тела ниже 37 градусов по Фаренгейту имеет тенденцию разрушать пищеварительный тракт человека и может вызывать боль. Холодные температуры также могут подавлять иммунную систему, делая людей более уязвимыми для инфекций. Может оказаться, что люди просто не были предназначены для зимней спячки.
С менее научной стороны, рассматриваемый человек должен был бы согласиться на гибернацию, что, возможно, не является привлекательным вариантом. Попасть в уязвимое состояние гибернации и пропустить недели или месяцы своей жизни - это то, что многие люди не решаются выбрать. Брэдфорд рассказал журналу Inverse, что астронавт Базз Олдрин на презентации на конференции возразил против идеи спячки, потому что он не хотел бы пропустить поездку туда.
Тем не менее, Брэдфорд считает, что практические проблемы в конечном итоге победят. «Если это означает разницу между возможностью отправиться на Марс, а не, - говорит Брэдфорд, - я думаю, что все это сделают».
Если ученые смогут дать людям возможность зимовать во время космического полета, это, безусловно, будет большим достижением. Но, пожалуй, самое удивительное в спячке - то, что люди научились выживать без нее - в таких суровых условиях, как Арктика и тундра - на протяжении тысячелетий. От адаптации наших диет к построению иглу до ношения шкур животных арктические сообщества более чем компенсировали нашу неспособность войти в оцепенение на протяжении всей зимы. Так что, хотя мы можем восхищаться медведями и усыплениями, мы тоже заслуживаем доверия.
