რატომ არ ვართ გოფერები: მეცნიერებს სურთ, რომ ადამიანი ზამთარში აიყვანონ

ასობით ცხოველის სახეობას შეუძლია ჰიბერნაცია. მათ ორგანიზმში მეტაბოლური მაჩვენებელი ათჯერ მცირდება. მათ არ შეუძლიათ ჭამა და უჭირთ სუნთქვა. ეს მდგომარეობა კვლავაც რჩება ერთ-ერთ ყველაზე დიდ მეცნიერულ საიდუმლოებად. მისი გადაჭრამ შეიძლება გამოიწვიოს გარღვევა ბევრ სფეროში, ონკოლოგიიდან კოსმოსურ ფრენამდე. მეცნიერებს სურთ, რომ ადამიანი ზამთარში მოიყვანონ.

 ”მე ერთი წელი ვიმუშავე შვედეთში და ერთი წელი ვერ დავიძინე გოფერები”, - აღიარებს ლუდმილა კრამაროვა, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის თეორიული და ექსპერიმენტული ბიოფიზიკის ინსტიტუტის უფროსი მკვლევარი (პუშჩინო). 

დასავლეთში ლაბორატორიული ცხოველების უფლებები დეტალურად არის აღწერილი - ადამიანის უფლებათა დეკლარაცია დგას. მაგრამ ჰიბერნაციის შესწავლაზე ექსპერიმენტების ჩატარება შეუძლებელია. 

– საკითხავია, რატომ უნდა დაიძინონ, თუ გოფერ სახლში თბილია და მუცლით იკვებება? გოფერები სულელები არ არიან. აქ, ჩვენს ლაბორატორიაში, ჩემთან ერთად სწრაფად დაიძინებდნენ! 

ყველაზე კეთილი ლუდმილა ივანოვნა მკაცრად აკაკუნებს თითს მაგიდაზე და საუბრობს ლაბორატორიულ გოფერზე, რომელიც მის სახლში ცხოვრობდა. "სუსია!" დაუძახა მან კარებიდან. "გადაიხადე - გადაიხადე!" – უპასუხა გოფერმა, რომელიც საერთოდ არ არის მოთვინიერებული. ამ სუსიას სახლში სამ წელიწადში ერთხელაც არ ეძინა. ზამთარში, როცა ბინაში შესამჩნევად ციოდა, რადიატორის ქვეშ ავიდა და თავი გაათბო. "რატომ?" ეკითხება ლუდმილა ივანოვნა. იქნებ ჰიბერნაციის მარეგულირებელი ცენტრი არის სადმე ტვინში? მეცნიერებმა ჯერ არ იციან. ჰიბერნაციის ბუნება თანამედროვე ბიოლოგიაში ერთ-ერთი მთავარი ინტრიგაა. 

დროებითი სიკვდილი

Microsoft-ის წყალობით, ჩვენი ენა გამდიდრდა კიდევ ერთი მთავარი სიტყვით - ჰიბერნაცია. ეს არის რეჟიმის სახელი, რომელშიც Windows Vista შედის კომპიუტერში ენერგიის მოხმარების მინიმუმამდე შემცირების მიზნით. როგორც ჩანს, მანქანა გამორთულია, მაგრამ ყველა მონაცემი ერთდროულად ინახება: მე დავაჭირე ღილაკს - და ყველაფერი ისე მუშაობდა, თითქოს არაფერი მომხდარა. იგივე ხდება ცოცხალ ორგანიზმებთან. ათასობით სხვადასხვა სახეობას - პრიმიტიული ბაქტერიებიდან მოწინავე ლემურებამდე - შეუძლია დროებით "მოკვდეს", რასაც მეცნიერულად ჰიბერნაცია ან ჰიპობიოზი ეწოდება. 

კლასიკური მაგალითია გოფერები. რა იცით გოფერების შესახებ? ჩვეულებრივი ასეთი მღრღნელები ციყვის ოჯახიდან. ისინი თხრიან თავიანთ მინებს, ჭამენ ბალახს, მრავლდებიან. როდესაც ზამთარი მოდის, გოფერები მიწისქვეშ გადადიან. სწორედ აქ ხდება, მეცნიერული თვალსაზრისით, ყველაზე საინტერესო. გოფერის ჰიბერნაცია შეიძლება გაგრძელდეს 8 თვემდე. ზედაპირზე ყინვა ზოგჯერ -50-ს აღწევს, ხვრელი იყინება -5-მდე. შემდეგ ცხოველების კიდურების ტემპერატურა -2, ხოლო შინაგანი ორგანოების -2,9 გრადუსამდე ეცემა. სხვათა შორის, გამოზამთრებისას გოფერს ზედიზედ მხოლოდ სამი კვირა სძინავს. შემდეგ ის გამოდის ჰიბერნაციიდან რამდენიმე საათის განმავლობაში, შემდეგ კი ისევ იძინებს. ბიოქიმიურ დეტალებში ჩასვლის გარეშე, ვთქვათ, რომ იღვიძებს მოშარდვისა და დაჭიმვისთვის. 

გაყინული მიწის ციყვი ცხოვრობს ნელი მოძრაობით: მისი გულისცემა ეცემა 200-300-დან 1-4 დარტყმამდე წუთში, ეპიზოდური სუნთქვა - 5-10 ამოსუნთქვა, შემდეგ კი მათი სრული არარსებობა ერთი საათის განმავლობაში. თავის ტვინში სისხლის მიწოდება დაახლოებით 90%-ით მცირდება. ჩვეულებრივი ადამიანი ვერ გადარჩება ამის მახლობლად. ის ვერც კი ახერხებს დაემსგავსოს დათვს, რომლის ტემპერატურა ზამთარში საკმაოდ ეცემა - 37-დან 34-31 გრადუსამდე. ეს სამი-ხუთი გრადუსი საკმარისი იქნებოდა ჩვენთვის: სხეული იბრძოდა უფლებისთვის, შეენარჩუნებინა გულისცემა, სუნთქვის რიტმი და აღედგინა სხეულის ნორმალური ტემპერატურა კიდევ რამდენიმე საათის განმავლობაში, მაგრამ როდესაც ენერგორესურსები ამოიწურება, სიკვდილი გარდაუვალია. 

თმიანი კარტოფილი

იცით, როგორ გამოიყურება გოფერი, როცა სძინავს? ეკითხება ზარიფ ამირხანოვი, უჯრედის ბიოფიზიკის ინსტიტუტის უფროსი მკვლევარი. „როგორც კარტოფილი სარდაფიდან. მძიმე და ცივი. მხოლოდ ბეწვიანი. 

ამასობაში გოფერი გოფერს ჰგავს - ხალისიანად ღრღნის თესლს. არც ისე ადვილი წარმოსადგენია, რომ ეს მხიარული არსება უმიზეზოდ მოულოდნელად ჩავარდეს სისულელეში და წელიწადის უმეტესი ნაწილი ასე გაატაროს, შემდეგ კი, უმიზეზოდ, ამ სისულელედან „გავარდნას“. 

ჰიპობიოზის ერთ-ერთი საიდუმლო ის არის, რომ ცხოველს საკმაოდ შეუძლია საკუთარი მდგომარეობის რეგულირება. ამისთვის გარემოს ტემპერატურის ცვლილება სულაც არ არის საჭირო - მადაგასკარიდან ლემურები ჰიბერნაციაში ვარდებიან. წელიწადში ერთხელ პოულობენ ღრუს, ახურებენ შესასვლელს და შვიდი თვის განმავლობაში იძინებენ და სხეულის ტემპერატურას +10 გრადუსამდე ამცირებენ. და ქუჩაში ამავე დროს სულ ერთი და იგივე +30. ზოგიერთ მიწის ციყვს, მაგალითად, თურქესტანულს, შეუძლია სიცხეში ზამთარიც. აქ არის არა იმდენად ტემპერატურა, არამედ მეტაბოლიზმი შიგნით: მეტაბოლური მაჩვენებელი 60-70%-ით იკლებს. 

"ხედავთ, ეს სხეულის სრულიად განსხვავებული მდგომარეობაა", - ამბობს ზარიფი. - სხეულის ტემპერატურა ეცემა არა როგორც მიზეზი, არამედ შედეგად. გააქტიურებულია კიდევ ერთი მარეგულირებელი მექანიზმი. იცვლება ათობით ცილის ფუნქციები, უჯრედები წყვეტენ დაყოფას, ზოგადად ორგანიზმი რამდენიმე საათში მთლიანად აღდგება. შემდეგ კი იმავე რამდენიმე საათში იგი ხელახლა აშენდება. არანაირი გარე გავლენა. 

შეშა და ღუმელი

ჰიბერნაციის უნიკალურობა ის არის, რომ ცხოველს შეუძლია ჯერ გაცივდეს, შემდეგ კი გახურდეს გარე დახმარების გარეშე. საკითხავია როგორ?

 ”ეს ძალიან მარტივია”, - ამბობს ლუდმილა კრამაროვა. „ყავისფერი ცხიმოვანი ქსოვილი, გსმენიათ?

ყველა თბილსისხლიან ცხოველს, მათ შორის ადამიანებს, აქვს ეს იდუმალი ყავისფერი ცხიმი. უფრო მეტიც, ჩვილებში ეს ბევრად მეტია, ვიდრე მოზრდილებში. დიდი ხნის განმავლობაში მისი როლი ორგანიზმში საერთოდ გაუგებარი იყო. სინამდვილეში, არსებობს ჩვეულებრივი ცხიმი, რატომ ასევე ყავისფერი?

 - ასე რომ, აღმოჩნდა, რომ ყავისფერი ცხიმი ღუმელის როლს ასრულებს, - განმარტავს ლუდმილა, - თეთრი ცხიმი კი მხოლოდ შეშაა. 

ყავისფერ ცხიმს შეუძლია ორგანიზმის გახურება 0-დან 15 გრადუსამდე. შემდეგ კი სხვა ქსოვილები შედის სამუშაოში. მაგრამ მხოლოდ იმიტომ, რომ ჩვენ ვიპოვეთ ღუმელი, არ ნიშნავს, რომ ჩვენ გავარკვიეთ, თუ როგორ უნდა გამოვიყენოთ იგი. 

"უნდა იყოს რაღაც, რაც ააქტიურებს ამ მექანიზმს", - ამბობს ზარიფი. – იცვლება მთელი ორგანიზმის მუშაობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ არის გარკვეული ცენტრი, რომელიც აკონტროლებს და იწყებს ამ ყველაფერს. 

არისტოტელემ ანდერძით შეასწავლა ჰიბერნაცია. არ შეიძლება ითქვას, რომ მეცნიერება სწორედ ამას აკეთებს 2500 წლიდან. სერიოზულად ამ პრობლემის განხილვა მხოლოდ 50 წლის წინ დაიწყო. მთავარი კითხვაა: რა იწვევს ორგანიზმში ჰიბერნაციის მექანიზმს? თუ ვიპოვით, გავიგებთ, როგორ მუშაობს, ხოლო თუ გავიგებთ, როგორ მუშაობს, ვისწავლით როგორ გამოვიწვევთ ჰიბერნაციას არმძინარეებში. იდეალურ შემთხვევაში, ჩვენ თქვენთან ვართ. ეს არის მეცნიერების ლოგიკა. თუმცა, ჰიპობიოზით, ნორმალური ლოგიკა არ მუშაობდა. 

ყველაფერი ბოლოდან დაიწყო. 1952 წელს გერმანელმა მკვლევარმა კროლმა გამოაქვეყნა სენსაციური ექსპერიმენტის შედეგები. კატებისა და ძაღლების სხეულში მძინარე ზაზუნების, ზღარბისა და ღამურების ტვინის ექსტრაქტის შეყვანით, მან არამძინარე ცხოველებში ჰიპობიოზი გამოიწვია. როდესაც პრობლემას უფრო მჭიდროდ განხილვა დაიწყეს, აღმოჩნდა, რომ ჰიპობიოზის ფაქტორი შეიცავს არა მხოლოდ თავის ტვინში, არამედ ზოგადად ჰიბერნირებული ცხოველის ნებისმიერ ორგანოს. ვირთხები მორჩილად იზამთრებდნენ, თუ მათ სისხლის პლაზმას, კუჭის ექსტრაქტებს და მხოლოდ მძინარე მიწის ციყვის შარდს უსვამდნენ. გოფერის შარდის ჭიქიდან მაიმუნებსაც ჩაეძინათ. ეფექტი მუდმივად რეპროდუცირებულია. თუმცა, ის კატეგორიულად უარს ამბობს რეპროდუცირებაზე კონკრეტული ნივთიერების იზოლირების ყველა მცდელობისას: შარდი ან სისხლი იწვევს ჰიპობიოზს, მაგრამ მათი კომპონენტები ცალკე არ იწვევს. არც მიწის ციყვი, არც ლემურები და, ზოგადად, არც ერთი ჰიბერნატორი სხეულში არ აღმოჩნდა ისეთი რამ, რაც მათ ყველა დანარჩენისგან გამოარჩევდა. 

ჰიპობიოზის ფაქტორის ძიება უკვე 50 წელია მიმდინარეობს, მაგრამ შედეგი თითქმის ნულის ტოლია. არც ის გენები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ჰიბერნაციაზე და არც მას გამომწვევი ნივთიერებები, არ არის ნაპოვნი. უცნობია, რომელი ორგანოა პასუხისმგებელი ამ მდგომარეობაზე. სხვადასხვა ექსპერიმენტში შედიოდა თირკმელზედა ჯირკვლები, ჰიპოფიზის ჯირკვალი, ჰიპოთალამუსი და ფარისებრი ჯირკვალი "ეჭვმიტანილთა" სიაში, მაგრამ ყოველ ჯერზე აღმოჩნდა, რომ ისინი მხოლოდ პროცესის მონაწილეები იყვნენ, მაგრამ არა მისი ინიციატორები.

 ”ნათელია, რომ ამ ბინძურ ფრაქციაში არსებული ნივთიერებების მთელი ასორტიმენტიდან შორს არის ეფექტური”, - ამბობს ლუდმილა კრამაროვა. — კარგი, თუ მხოლოდ იმიტომ, რომ ძირითადად ისინიც გვყავს. ათასობით ცილა და პეპტიდი, რომელიც პასუხისმგებელია მიწის ციყვთან ჩვენს ცხოვრებაზე, შესწავლილია. მაგრამ არცერთი მათგანი - პირდაპირ, ყოველ შემთხვევაში - არ არის დაკავშირებული ჰიბერნაციასთან. 

ზუსტად დადგინდა, რომ მძინარე გოფერის სხეულში მხოლოდ ნივთიერებების კონცენტრაცია იცვლება, მაგრამ იქმნება თუ არა რაიმე ახალი, ჯერჯერობით უცნობია. რაც უფრო წინ მიიწევენ მეცნიერები, მით უფრო მიდრეკილნი არიან იფიქრონ, რომ პრობლემა არ არის იდუმალი „ძილის ფაქტორი“. 

"სავარაუდოდ, ეს არის ბიოქიმიური მოვლენების რთული თანმიმდევრობა", - ამბობს კრამაროვა. – შესაძლოა, კოქტეილი მოქმედებს, ანუ გარკვეული რაოდენობის ნივთიერებების ნაზავი გარკვეული კონცენტრაციით. შეიძლება კასკადი იყოს. ანუ რიგი ნივთიერებების თანმიმდევრული ეფექტი. უფრო მეტიც, სავარაუდოდ, ეს არის დიდი ხნის ცნობილი ცილები, რომლებიც ყველას აქვს. 

გამოდის, რომ ჰიბერნაცია არის განტოლება ყველა ცნობილთან. რაც უფრო მარტივია, მით უფრო რთულია მისი ამოხსნა. 

სრული ქაოსი 

ჰიბერნაციის უნარით ბუნებამ სრული არეულობა მოახდინა. ჩვილების რძით კვება, კვერცხების დადება, სხეულის მუდმივი ტემპერატურის შენარჩუნება - ეს თვისებები კარგად არის ჩამოკიდებული ევოლუციური ხის ტოტებზე. და ჰიპობიოზი შეიძლება აშკარად გამოვლინდეს ერთ სახეობაში და ამავე დროს სრულიად არ იყოს მის უახლოეს ნათესავში. მაგალითად, ციყვების ოჯახიდან მარმოტებსა და დაფქულ ციყვებს XNUMX თვის განმავლობაში სძინავთ მინებში. და თავად ციყვებს არ უფიქრიათ, რომ ყველაზე მძიმე ზამთარშიც დაიძინონ. მაგრამ ზოგიერთი ღამურა (ღამურა), მწერიჭამია (ზღარბი), მარსუპიალები და პრიმატები (ლემურები) ჰიბერნაციაში ვარდებიან. მაგრამ ისინი გოფერების მეორე ბიძაშვილებიც კი არ არიან. 

ზოგიერთ ფრინველს, ქვეწარმავალს, მწერს სძინავს. ზოგადად, არც ისე ნათელია, რის საფუძველზე აირჩია ისინი ბუნებამ და არა სხვებმა, როგორც ჰიბერნატორები. და მან აირჩია? ის სახეობებიც კი, რომლებიც საერთოდ არ იცნობენ ჰიბერნაციას, გარკვეულ პირობებში, ადვილად ხვდებიან რა არის. მაგალითად, შავკუდიანი პრერიის ძაღლი (მღრღნელების ოჯახი) იძინებს ლაბორატორიულ გარემოში, თუ წყალს და საკვებს მოკლებული და ბნელ, ცივ ოთახში მოათავსებენ. 

როგორც ჩანს, ბუნების ლოგიკა სწორედ ამაზეა დაფუძნებული: თუ სახეობას გადარჩენისთვის სჭირდება შიმშილის სეზონის გადარჩენა, მას აქვს რეზერვში ჰიპობიოზის ვარიანტი. 

„როგორც ჩანს, საქმე გვაქვს უძველეს მარეგულირებელ მექანიზმთან, რომელიც თანდაყოლილია ზოგადად ნებისმიერ ცოცხალ არსებაში“, - ფიქრობს ხმამაღლა ზარიფი. – და ეს პარადოქსულ აზრამდე მიგვიყვანს: უცნაური არ არის, რომ გოფერებს სძინავთ. უცნაური ის არის, რომ ჩვენ თვითონ არ ვიზამთ. შესაძლოა, საკმაოდ შეგვეძლოს ჰიპობიოზი, თუ ევოლუციაში ყველაფერი განვითარებულიყო სწორი ხაზით, ანუ ახალი თვისებების დამატების პრინციპით, ძველის შენარჩუნებით. 

თუმცა, მეცნიერთა აზრით, ადამიანი ჰიბერნაციასთან დაკავშირებით მთლად უიმედო არ არის. აბორიგენ ავსტრალიელებს, მარგალიტის მყვინთავებს, ინდოელ იოგებს შეუძლიათ სხეულის ფიზიოლოგიური ფუნქციების მინიმუმამდე შემცირება. დაე, ეს უნარი მიღწეული იყოს ხანგრძლივი ვარჯიშით, მაგრამ ეს მიღწეულია! აქამდე ვერც ერთმა მეცნიერმა ვერ შეძლო ადამიანის სრულფასოვან ჰიბერნაციაში ჩაყვანა. ნარკოზი, ლეთარგიული ძილი, კომა ჰიპობიოზთან მიახლოებული მდგომარეობაა, მაგრამ მათ განსხვავებული საფუძველი აქვთ და პათოლოგიად აღიქმება. 

უკრაინელი ექიმები მალე დაიწყებენ ექსპერიმენტებს ადამიანის ჰიბერნაციაში შეყვანისთვის. მათ მიერ შემუშავებული მეთოდი ეფუძნება ორ ფაქტორს: ჰაერში ნახშირორჟანგის მაღალ დონეს და დაბალ ტემპერატურას. შესაძლოა, ეს ექსპერიმენტები არ მოგვცემს საშუალებას სრულად გავიგოთ ჰიბერნაციის ბუნება, მაგრამ მაინც გადააქციოს ჰიპობიოზი სრულფასოვან კლინიკურ პროცედურად. 

პაციენტი გაგზავნილია დასაძინებლად 

ჰიბერნაციის დროს გოფერს არ ეშინია არა მხოლოდ სიცივის, არამედ მთავარი გოფერის დაავადებების: იშემიის, ინფექციების და ონკოლოგიური დაავადებების. ჭირისგან გამოფხიზლებული ცხოველი ერთ დღეში კვდება და ძილიან მდგომარეობაში თუ ინფიცირდება, არ ადარდებს. ექიმებს უზარმაზარი შესაძლებლობები აქვთ. იგივე ანესთეზია არ არის ყველაზე სასიამოვნო მდგომარეობა ორგანიზმისთვის. რატომ არ შეცვალოთ იგი უფრო ბუნებრივი ჰიბერნაციით? 

წარმოიდგინეთ სიტუაცია: პაციენტი სიცოცხლისა და სიკვდილის ზღვარზეა, საათი ითვლის. და ხშირად ეს საათები არ არის საკმარისი ოპერაციის ჩასატარებლად ან დონორის მოსაძებნად. ჰიბერნაციის დროს კი თითქმის ნებისმიერი დაავადება ვითარდება ნელი სვლის მსგავსად და ჩვენ აღარ ვსაუბრობთ საათებზე, არამედ დღეებზე, ან თუნდაც კვირაზე. თუ თქვენს ფანტაზიას თავისუფლებას მისცემთ, შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, როგორი უიმედო პაციენტები არიან ჩაძირულნი ჰიპობიოზის მდგომარეობაში იმ იმედით, რომ ოდესმე აღმოჩნდება მათი მკურნალობისთვის აუცილებელი საშუალებები. კრიონიკაში ჩართული ფირმები აკეთებენ მსგავსს, მხოლოდ ისინი ყინავენ უკვე მკვდარ ადამიანს და ძნელად რეალურია ორგანიზმის აღდგენა, რომელიც ათი წლის განმავლობაში იწვა თხევად აზოტში.

 ჰიბერაციის მექანიზმი დაგეხმარებათ გაიგოთ სხვადასხვა დაავადებები. მაგალითად, ბულგარელი მეცნიერი ვესელინ დენკოვი თავის წიგნში "სიცოცხლის ზღვარზე" გვთავაზობს ყურადღება მიაქციოს მძინარე დათვის ბიოქიმიას: "თუ მეცნიერები მოახერხებენ სუფთა სახით მიიღონ ნივთიერება (სავარაუდოდ ჰორმონი), რომელიც შედის სხეულში. დათვების ჰიპოთალამუსიდან, რომლის დახმარებითაც ჰიბერნაციის დროს სასიცოცხლო პროცესები რეგულირდება, მაშინ ისინი წარმატებით უმკურნალებენ თირკმლის დაავადებით დაავადებულ ადამიანებს. 

ჯერჯერობით, ექიმები ძალიან უფრთხილდებიან ჰიბერნაციის გამოყენების იდეას. მიუხედავად ამისა, სახიფათოა ფენომენთან გამკლავება, რომელიც ბოლომდე არ არის გასაგები.