Հարյուրավոր կենդանիների տեսակներ կարող են ձմեռել: Նրանց օրգանիզմներում նյութափոխանակության արագությունը կրճատվում է տասնապատիկ։ Նրանք չեն կարողանում ուտել և հազիվ են շնչում։ Այս պայմանը շարունակում է մնալ ամենամեծ գիտական առեղծվածներից մեկը։ Դրա լուծումը կարող է բեկումների հանգեցնել բազմաթիվ ոլորտներում՝ ուռուցքաբանությունից մինչև տիեզերական թռիչքներ: Գիտնականները ցանկանում են մարդուն ձմեռել.
«Ես մեկ տարի աշխատեցի Շվեդիայում և մեկ տարի չկարողացա ստիպել գոֆերին քնել», - խոստովանում է Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի տեսական և փորձարարական կենսաֆիզիկայի ինստիտուտի ավագ գիտաշխատող Լյուդմիլա Կրամարովան (Պուշչինո):
Արևմուտքում լաբորատոր կենդանիների իրավունքները մանրամասն նկարագրված են. հանգչում է Մարդու իրավունքների հռչակագիրը։ Սակայն ձմեռային քնի ուսումնասիրության փորձեր չեն կարող իրականացվել։
– Հարցն այն է, ինչո՞ւ պետք է քնեն, եթե գոֆերի տանը տաք է և սնվում է փորից: Գոֆերները հիմար չեն: Այստեղ՝ մեր լաբորատորիայում, նրանք ինձ հետ արագ կքնեին։
Ամենաբարի Լյուդմիլա Իվանովնան խստորեն խփում է մատը սեղանին և խոսում լաբորատոր գոֆերի մասին, ով ապրում էր իր տանը։ «Սուսյա՜ նա դռան մոտից կանչեց. «Վճարիր-վճարիր»: – պատասխանեց գոֆերը, որն ընդհանրապես ընտելացված չէ: Այս Սուսյան երեք տարին մեկ անգամ տանը չէր քնում։ Ձմռանը, երբ բնակարանում նկատելիորեն ցուրտ էր, նա բարձրանում էր ռադիատորի տակ ու տաքացնում գլուխը։ «Ինչո՞ւ»: հարցնում է Լյուդմիլա Իվանովնան. Միգուցե ձմեռային քնի կարգավորող կենտրոնը ինչ-որ տեղ ուղեղո՞ւմ է։ Գիտնականները դեռ չգիտեն. Ձմեռման բնույթը ժամանակակից կենսաբանության հիմնական ինտրիգներից մեկն է:
Ժամանակավոր մահ
Microsoft-ի շնորհիվ մեր լեզուն հարստացել է ևս մեկ բառով՝ ձմեռային ռեժիմով: Սա այն ռեժիմի անվանումն է, որով Windows Vista-ն մտնում է համակարգիչ՝ էներգիայի սպառումը նվազագույնի հասցնելու համար: Թվում է, թե մեքենան անջատված է, բայց բոլոր տվյալները պահպանվում են միաժամանակ. ես սեղմեցի կոճակը, և ամեն ինչ այնպես էր աշխատում, կարծես ոչինչ չի եղել: Նույնը տեղի է ունենում կենդանի օրգանիզմների հետ։ Հազարավոր տարբեր տեսակներ՝ պարզունակ բակտերիաներից մինչև առաջադեմ լեմուրներ, կարող են ժամանակավորապես «մեռնել», ինչը գիտականորեն կոչվում է ձմեռում կամ հիպոբիոզ:
Դասական օրինակը գոֆերներն են: Ի՞նչ գիտեք գոֆերի մասին: Սովորական նման կրծողներ սկյուռի ընտանիքից։ Նրանք փորում են իրենց ջրաքիսները, խոտ են ուտում, բազմանում։ Երբ ձմեռը գալիս է, գոֆերը անցնում են գետնի տակ: Այստեղ է, որ գիտական տեսանկյունից տեղի է ունենում ամենահետաքրքիրը. Գոֆերի ձմեռումը կարող է տևել մինչև 8 ամիս: Մակերեւույթում ցրտահարությունը երբեմն հասնում է -50-ի, փոսը սառչում է մինչև -5: Այնուհետեւ կենդանիների վերջույթների ջերմաստիճանը իջնում է մինչեւ -2, իսկ ներքին օրգանները մինչեւ -2,9 աստիճան։ Ի դեպ, ձմեռելու ժամանակ գոֆերը անընդմեջ քնում է ընդամենը երեք շաբաթ։ Հետո մի քանի ժամով դուրս է գալիս ձմեռային վիճակից, հետո նորից քնում։ Չխորանալով կենսաքիմիական մանրամասների մեջ, ասենք, որ նա արթնանում է միզելու և ձգվելու համար։
Սառած գետնին սկյուռը ապրում է դանդաղ շարժումով. նրա սրտի զարկն ընկնում է րոպեում 200-300-ից մինչև 1-4 զարկ, էպիզոդիկ շնչառությունը՝ 5-10 շնչառություն, իսկ հետո դրանց լրիվ բացակայությունը մեկ ժամով: Ուղեղի արյան մատակարարումը կրճատվում է մոտ 90%-ով։ Սովորական մարդը չի կարող նման բան գոյատևել։ Նա նույնիսկ չի կարողանում նմանվել արջի, որի ջերմաստիճանը ձմեռային քնի ժամանակ բավականին իջնում է` 37-ից 34-31 աստիճան: Այս երեք-հինգ աստիճանը մեզ բավական կլիներ. մարմինը կպայքարեր սրտի ռիթմը պահպանելու, շնչառության ռիթմը պահպանելու և մարմնի նորմալ ջերմաստիճանը վերականգնելու իրավունքի համար ևս մի քանի ժամ, բայց երբ էներգիայի պաշարները սպառվում են, մահն անխուսափելի է։
մազոտ կարտոֆիլ
Գիտե՞ք, թե ինչ տեսք ունի գոֆերը քնած ժամանակ: Հարցնում է Բջջային կենսաֆիզիկայի ինստիտուտի ավագ գիտաշխատող Զարիֆ Ամիրխանովը. «Ինչպես կարտոֆիլը նկուղից. Դժվար և սառը: Միայն մորթե:
Միևնույն ժամանակ, գոֆերը նման է գոֆերի. նա ուրախությամբ կրծում է սերմերը: Հեշտ չէ պատկերացնել, որ այս կենսուրախ արարածը կարող է հանկարծ առանց որևէ պատճառի ընկնել թմբիրի մեջ և տարվա մեծ մասն անցկացնել այսպես, իսկ հետո նորից, առանց որևէ պատճառի, «դուրս պրծնել» այս թմբիրից։
Հիպոբիոզի առեղծվածներից մեկն այն է, որ կենդանին բավականին ընդունակ է ինքնուրույն կարգավորել իր վիճակը։ Դրա համար շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի փոփոխություն ամենևին էլ անհրաժեշտ չէ. Մադագասկարից լեմուրներն ընկնում են ձմեռման մեջ: Տարին մեկ անգամ նրանք գտնում են խոռոչ, փակում մուտքը և յոթ ամիս պառկում քնելու՝ իջեցնելով մարմնի ջերմաստիճանը մինչև +10 աստիճան։ Իսկ փողոցում, միեւնույն ժամանակ, միեւնույն է +30։ Որոշ աղացած սկյուռիկներ, օրինակ, թուրքստանյանները, նույնպես կարող են ձմեռել շոգին։ Դա ոչ այնքան շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանն է, որքան ներքին նյութափոխանակությունը. նյութափոխանակության արագությունը նվազում է 60-70%-ով:
«Տեսնում եք, սա մարմնի բոլորովին այլ վիճակ է», - ասում է Զարիֆը: – Մարմնի ջերմաստիճանը նվազում է ոչ թե որպես պատճառ, այլ որպես հետևանք։ Մեկ այլ կարգավորող մեխանիզմ է գործարկվել. Տասնյակ սպիտակուցների ֆունկցիաները փոխվում են, բջիջները դադարում են բաժանվել, ընդհանուր առմամբ մի քանի ժամում օրգանիզմն ամբողջությամբ վերականգնվում է։ Եվ հետո նույն մի քանի ժամում այն վերակառուցվում է։ Ոչ մի դրսի ազդեցություն:
Վառելափայտ և վառարան
Ձմեռման յուրահատկությունն այն է, որ կենդանին կարող է նախ զովանալ, ապա տաքանալ առանց արտաքին օգնության: Հարցն այն է, թե ինչպես:
«Դա շատ պարզ է», - ասում է Լյուդմիլա Կրամարովան: «Շագանակագույն ճարպային հյուսվածք, լսե՞լ եք:
Բոլոր տաքարյուն կենդանիները, ներառյալ մարդիկ, ունեն այս խորհրդավոր շագանակագույն ճարպը: Ավելին, նորածինների մոտ այն շատ ավելի շատ է, քան մեծահասակների մոտ։ Երկար ժամանակ նրա դերն օրգանիզմում ընդհանրապես անհասկանալի էր։ Իրականում կա սովորական ճարպ, ինչու՞ նաև շագանակագույն:
– Այսպիսով, պարզվեց, որ շագանակագույն ճարպը վառարանի դեր է խաղում,- բացատրում է Լյուդմիլան,- իսկ սպիտակ ճարպը պարզապես վառելափայտ է:
Շագանակագույն ճարպը ունակ է տաքացնել մարմինը 0-ից մինչև 15 աստիճան: Իսկ հետո աշխատանքի մեջ ներառված են այլ գործվածքներ։ Բայց միայն այն պատճառով, որ մենք գտել ենք վառարան, չի նշանակում, որ մենք պարզել ենք, թե ինչպես այն աշխատի:
«Պետք է ինչ-որ բան լինի, որը միացնում է այս մեխանիզմը», - ասում է Զարիֆը: – Ամբողջ օրգանիզմի աշխատանքը փոխվում է, ինչը նշանակում է, որ կա որոշակի կենտրոն, որը վերահսկում և գործարկում է այս ամենը։
Արիստոտելը կտակել է ուսումնասիրել ձմեռային քունը: Չի կարելի ասել, որ գիտությունը հենց այդպես է վարվում 2500 տարուց։ Լրջորեն այս խնդիրը սկսել է դիտարկվել միայն 50 տարի առաջ։ Հիմնական հարցն այն է, թե ինչն է մարմնում առաջացնում ձմեռելու մեխանիզմը: Եթե գտնենք, կհասկանանք, թե ինչպես է այն աշխատում, իսկ եթե հասկանանք, թե ինչպես է այն աշխատում, կսովորենք, թե ինչպես կարելի է ձմեռել ոչ քնած մարդկանց մոտ: Իդեալում, մենք ձեզ հետ ենք: Սա է գիտության տրամաբանությունը։ Սակայն հիպոբիոզի դեպքում նորմալ տրամաբանությունը չաշխատեց:
Ամեն ինչ սկսվեց վերջից։ 1952 թվականին գերմանացի հետազոտող Կրոլը հրապարակեց սենսացիոն փորձի արդյունքները։ Կատուների և շների օրգանիզմ ներմուծելով քնած համստերների, ոզնիների և չղջիկների ուղեղի քաղվածք՝ նա հիպոբիոզի վիճակ է առաջացրել ոչ քնած կենդանիների մոտ։ Երբ խնդրին սկսեցին ավելի ուշադիր զբաղվել, պարզվեց, որ հիպոբիոզի գործոնը պարունակվում է ոչ միայն ուղեղում, այլ ընդհանրապես ձմեռային կենդանու ցանկացած օրգանում։ Առնետները հնազանդորեն ձմեռում էին, եթե նրանց արյան պլազմա ներարկեին, ստամոքսի քաղվածքներ և նույնիսկ միայն քնած աղացած սկյուռների միզակ: Գոֆերի մի բաժակից կապիկները նույնպես քնեցին։ Էֆեկտը հետևողականորեն վերարտադրվում է: Այնուամենայնիվ, այն կտրականապես հրաժարվում է վերարտադրվել որոշակի նյութի մեկուսացման բոլոր փորձերում. մեզը կամ արյունը առաջացնում են հիպոբիոզ, բայց դրանց բաղադրիչները առանձին չեն: Ոչ գետնի սկյուռիկները, ոչ լեմուրները, ոչ էլ, առհասարակ, մարմնի ձմեռողներից որևէ մեկը չգտնվեց որևէ բան, որը կտարբերեր նրանց բոլոր մյուսներից:
Հիպոբիոզի գործոնի որոնումները շարունակվում են արդեն 50 տարի, սակայն արդյունքը գրեթե զրոյական է։ Չեն հայտնաբերվել ոչ ձմեռման համար պատասխանատու գեները, ոչ էլ այն առաջացնող նյութերը։ Պարզ չէ, թե որ օրգանն է պատասխանատու այս վիճակի համար։ Տարբեր փորձարկումներ ընդգրկում էին մակերիկամները, հիպոֆիզի գեղձը, հիպոթալամուսը և վահանաձև գեղձը «կասկածյալների» ցանկում, բայց ամեն անգամ պարզվում էր, որ նրանք պարզապես գործընթացի մասնակիցներ են, բայց ոչ դրա նախաձեռնողները:
«Հասկանալի է, որ այս կեղտոտ ֆրակցիայի մեջ գտնվող նյութերի ամբողջ շարքից հեռու արդյունավետ է», - ասում է Լյուդմիլա Կրամարովան: — Դե, եթե միայն այն պատճառով, որ մենք էլ հիմնականում դրանք ունենք։ Հազարավոր սպիտակուցներ և պեպտիդներ, որոնք պատասխանատու են մեր կյանքի համար աղացած սկյուռների հետ, ուսումնասիրվել են: Բայց դրանցից ոչ մեկը, համենայնդեպս, ուղղակիորեն կապված չէ ձմեռման հետ։
Հստակորեն հաստատվել է, որ քնած գոֆերի մարմնում փոխվում է միայն նյութերի կոնցենտրացիան, բայց արդյոք այնտեղ ինչ-որ նոր բան է ձևավորվում, դեռևս հայտնի չէ։ Որքան առաջ են գնում գիտնականները, այնքան ավելի են նրանք հակված մտածելու, որ խնդիրը առեղծվածային «քնի գործոնը» չէ։
«Ամենայն հավանականությամբ, սա կենսաքիմիական իրադարձությունների բարդ հաջորդականություն է», - ասում է Կրամարովան: – Միգուցե կոկտեյլը գործում է, այսինքն՝ որոշակի քանակությամբ նյութերի խառնուրդ որոշակի կոնցենտրացիայի մեջ: Միգուցե դա կասկադ է: Այսինքն՝ մի շարք նյութերի հետեւողական ազդեցությունը։ Ավելին, ամենայն հավանականությամբ, դրանք վաղուց հայտնի սպիտակուցներ են, որոնք ունեն բոլորը։
Պարզվում է, որ ձմեռումը հավասարություն է բոլոր հայտնիների հետ: Որքան պարզ է, այնքան ավելի դժվար է լուծել:
Ամբողջական քաոս
Ձմեռելու ունակությամբ բնությունը լրիվ խառնաշփոթ է արել։ Երեխաներին կաթով կերակրելը, ձու դնելը, մարմնի մշտական ջերմաստիճանի պահպանումը – այս հատկությունները կոկիկորեն կախված են էվոլյուցիոն ծառի ճյուղերից: Իսկ հիպոբիոզը կարող է հստակ դրսևորվել մեկ տեսակի մոտ և միևնույն ժամանակ իսպառ բացակայել նրա ամենամոտ ազգականի մոտ։ Օրինակ, սկյուռիկների ընտանիքից մարմոտները և աղացած սկյուռիկները վեց ամիս քնում են ջրաքիսներում: Իսկ իրենք՝ սկյուռիկները, նույնիսկ ամենադաժան ձմռանը չեն մտածում քնել։ Բայց որոշ չղջիկներ (չղջիկներ), միջատակերներ (ոզնիներ), մարսուալներ և պրիմատներ (լեմուրներ) ընկնում են ձմեռման մեջ: Բայց նրանք նույնիսկ գոֆերի երկրորդ զարմիկ չեն:
Որոշ թռչուններ, սողուններ, միջատներ քնում են: Ընդհանրապես, այնքան էլ պարզ չէ, թե ինչի հիման վրա է բնությունը ընտրել նրանց, և ոչ թե ուրիշներին, որպես ձմեռելու համար: Եվ նա ընտրե՞լ է: Նույնիսկ այն տեսակները, որոնք ընդհանրապես ծանոթ չեն ձմեռելուն, որոշակի պայմաններում հեշտությամբ կռահում են, թե դա ինչ է։ Օրինակ, սև պոչավոր պրերի շունը (կրծողների ընտանիք) քնում է լաբորատոր պայմաններում, եթե նրան զրկում են ջրից և սնունդից և տեղադրում մութ, սառը սենյակում:
Թվում է, թե բնության տրամաբանությունը հիմնված է հենց դրա վրա. եթե տեսակը գոյատևելու համար պետք է գոյատևի սովի սեզոնը, ապա նա ունի արգելոցի հիպոբիոզի տարբերակ:
«Թվում է, թե մենք գործ ունենք հնագույն կարգավորող մեխանիզմի հետ, որը բնորոշ է ընդհանրապես ցանկացած կենդանի արարածի», - բարձրաձայն մտածում է Զարիֆը։ – Եվ սա մեզ տանում է մի պարադոքսալ մտքի. տարօրինակ չէ, որ գոֆերը քնում են։ Տարօրինակն այն է, որ մենք ինքներս չենք ձմեռում։ Միգուցե մենք բավականին ընդունակ կլինեինք հիպոբիոզի, եթե էվոլյուցիայում ամեն ինչ զարգանար ուղիղ գծով, այսինքն՝ նոր որակներ ավելացնելու սկզբունքով՝ պահպանելով հինը։
Սակայն, ըստ գիտնականների, ձմեռային քնի հետ կապված մարդը լիովին անհույս չէ: Ավստրալացի աբորիգենները, մարգարիտ սուզորդները, հնդիկ յոգիները կարող են նվազագույնի հասցնել մարմնի ֆիզիոլոգիական գործառույթները: Թող այս հմտությունը ձեռք բերվի երկար մարզվելով, բայց այն ձեռք է բերվում: Առայժմ ոչ մի գիտնականի չի հաջողվել մարդուն լիարժեք ձմեռային քնի մեջ դնել։ Նարկոզը, լեթարգիական քունը, կոման հիպոբիոզին մոտ վիճակներ են, բայց դրանք այլ հիմք ունեն, և դրանք ընկալվում են որպես պաթոլոգիա։
Մարդուն ձմեռային քնի մեջ մտցնելու փորձերը շուտով կսկսեն ուկրաինացի բժիշկները: Նրանց մշակած մեթոդը հիմնված է երկու գործոնի վրա՝ օդում ածխաթթու գազի բարձր մակարդակ և ցածր ջերմաստիճան: Թերևս այս փորձերը թույլ չեն տա մեզ լիովին հասկանալ ձմեռային քնի բնույթը, բայց գոնե հիպոբիոզը վերածել լիարժեք կլինիկական պրոցեդուրաների:
Հիվանդին ուղարկեցին քնելու
Ձմեռային քնի ժամանակ գոֆերը չի վախենում ոչ միայն ցրտից, այլեւ հիմնական գոֆերի հիվանդություններից՝ իշեմիայից, վարակներից, ուռուցքաբանական հիվանդություններից։ Ժանտախտից արթնացած կենդանին մեկ օրում սատկում է, իսկ եթե վարակվում է քնկոտ վիճակում, դա չի հետաքրքրում։ Բժիշկների համար հսկայական հնարավորություններ կան. Նույն անզգայացումը մարմնի համար ամենահաճելի վիճակը չէ։ Ինչու՞ չփոխարինել այն ավելի բնական ձմեռումով:
Պատկերացրեք իրավիճակը՝ հիվանդը կյանքի ու մահվան շեմին է, ժամացույցը հաշվում է։ Եվ հաճախ այս ժամերը չեն բավականացնում վիրահատություն կատարելու կամ դոնոր գտնելու համար։ Իսկ ձմեռման ժամանակ գրեթե ցանկացած հիվանդություն զարգանում է դանդաղ շարժման պես, և մենք արդեն խոսում ենք ոչ թե ժամերի, այլ օրերի կամ նույնիսկ շաբաթների մասին։ Եթե դուք ազատություն տաք ձեր երևակայությանը, ապա կարող եք պատկերացնել, թե ինչպես են անհույս հիվանդները ընկղմվում հիպոբիոզի վիճակում՝ հույս ունենալով, որ մի օր կգտնվեն նրանց բուժման համար անհրաժեշտ միջոցները։ Կրիոնիկայով զբաղվող ընկերությունները նման բան են անում, միայն թե սառեցնում են արդեն մահացած մարդուն, և հազիվ թե իրատեսական լինի վերականգնել տասը տարի հեղուկ ազոտի մեջ մնացող օրգանիզմը։
Ձմեռման մեխանիզմը կարող է օգնել հասկանալ տարբեր հիվանդություններ: Օրինակ, բուլղարացի գիտնական Վեսելին Դենկովն իր «Կյանքի եզրին» գրքում առաջարկում է ուշադրություն դարձնել քնած արջի կենսաքիմիային. արջերի հիպոթալամուսից, որոնց օգնությամբ կարգավորվում են կյանքի գործընթացները ձմեռային քնի ժամանակ, ապա նրանք կկարողանան հաջողությամբ բուժել երիկամների հիվանդությամբ տառապող մարդկանց։
Առայժմ բժիշկները շատ զգուշավոր են ձմեռային ռեժիմի օգտագործման գաղափարից: Այդուհանդերձ, վտանգավոր է գործ ունենալ մի երևույթի հետ, որը լիովին չի հասկացվում։