|
Гибернация может стать ключом к космическим путешествиям
|
|
|
|
Ученые получают новые сведения о том, как человек может впадать в спячку во время космических путешествий, из маловероятного источника: путем изучения крови летучих мышей. Биофизики и биохимики из Грайфсвальдского университета в Грайфсвальде, Германия, сообщают, что благодаря тщательному сравнительному анализу образцов крови летучих мышей и человека они обнаружили обнадеживающие доказательства того, что люди могут быть способны к безопасной медикаментозной спячке во время космических путешествий. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
|
|
|
|
В природе многие виды впадают в спячку, чтобы избежать естественных условий, таких как низкие температуры и нехватка пищи, сопровождающая такую погоду. Переход в спячку сводит к минимуму потребление энергии и сохраняет животное до тех пор, пока не улучшатся условия окружающей среды и запасы продовольствия.
|
|
|
|
Однако это сложнее, чем просто заснуть. В состоянии гибернации необходимо справляться с потенциальными стрессовыми факторами, воздействующими на организм, такими как длительное накопление шлаков и низкая температура кровообращения. В то время как многие животные впадают в это состояние, чтобы бороться с неизбежными изменениями, происходящими в окружающей их среде, людям, возможно, придется изучить зимнюю спячку как потенциальный путь в чужеродную среду, подобную той, с которой они сталкиваются во время космических путешествий.
|
|
|
|
|
|
|
Долгое время являвшаяся предметом научной фантастики, неподвижность человека может стать ключом к достижению многолетних космических полетов, необходимых будущим астронавтам. Даже на то, чтобы добраться до соседнего с Землей Марса, потребовалось бы девять месяцев, в то время как интригующий спутник Сатурна Титан - это как минимум двухлетнее путешествие в один конец.
|
|
|
|
Учитывая эти трудности, недавний прогресс команды Грифсвальда в создании искусственного состояния гибернации у людей позволяет заглянуть в потенциальное будущее космических путешествий.
|
|
Кровь летучих мышей и люди
|
|
|
|
Команда из Грайфсвальда применила комплексный четырехквадрантный подход, чтобы изучить кровь трех видов и постулировать, какой должна быть кровь четвертого типа - гипотетической спящей человеческой крови. В частности, они изучали впадающую в спячку типичную ночную летучую мышь (Nyctalus noctula), не впадающую в спячку египетскую фруктовую летучую мышь (Rousettus aegyptiacus) и современных людей (Homo sapiens).
|
|
|
|
Их метод заключался в сравнении крови летучих мышей, впадающих в спячку, с кровью летучих мышей, не впадающих в спячку, чтобы определить характеристики, которые делают кровь более подходящей для этой задачи. Затем они сравнили кровь летучей мыши с кровью человека, выявив различия между кровью человека и летучей мыши и выявив, какие специфические характеристики, способствующие переходу в спячку, отсутствуют.
|
|
|
|
Основным объектом исследования в крови были красные кровяные тельца (эритроциты), которые составляют большинство компонентов крови человека или летучей мыши. Эритроциты составляют почти 45% объема крови и существенно влияют на кровоток. Если углубиться еще глубже, то способность эритроцитов изменять свою форму существенно влияет на кровоток, изменяя вязкость и позволяя крови поступать в крошечные капилляры, диаметр которых, возможно, даже меньше, чем у самого эритроцита.
|
|
|
|
Несмотря на признание того, насколько важен кровоток для выживания, и множество факторов, влияющих на эритроциты, в настоящее время недостаточно исследований механизмов кровотока на клеточном уровне при низких температурах у животных, не относящихся к человеческому роду, подобных тем, которые наблюдаются у живых существ во время зимней спячки.
|
|
Хладнокровно
|
|
|
|
Команда ученых охладила образцы крови до 37°, 23° и 10° по Цельсию, чтобы исследовать кровь в различных условиях, характерных для тел животных в холодную погоду. 37°C отражает активную дневную температуру тела летучих мышей или человека, в то время как 23°C - это примерно та температура, которой могут достичь конечности человека, а 10°C - это глубина, до которой летучие мыши могут замерзнуть во время зимней спячки.
|
|
|
|
Команда Грифсвальда использовала динамическую цитометрию деформируемости в режиме реального времени для изучения вязкости образцов и жесткости клеток при различных температурах. Исследователи обнаружили, что у обоих видов летучих мышей количество эритроцитов значительно меньше, чем у людей. Однако эритроциты человека потенциально могут достигать такой же эластичности и вязкости при низких температурах, как у летучих мышей, впадающих в спячку. Это важное открытие, поскольку оно указывает на возможность безопасного перехода человека в состояние спячки, вызванное медицинскими препаратами.
|
|
|
|
Однако есть одно существенное отличие. Эритроциты человека восстанавливаются после воздействия низких температур гораздо медленнее, чем у летучих мышей. Хотя это может быть проблемой, другие крупные млекопитающие, такие как медведи, впадают в спячку при более высоких температурах (около 20°C), что может свести к минимуму некоторые трудности нашего вида с переносом очень низких температур по сравнению с летучими мышами.
|
|
Работаем над переходом к зимней спячке в космосе.
|
|
|
|
Преимущества зимней спячки очевидны. По оценкам ученых, даже незначительное понижение температуры тела на 1°C может сэкономить 6% метаболической энергии. Люди могли бы не только избавиться от некоторых долгосрочных психологических последствий своего путешествия, но и получать гораздо меньше продуктов питания.
|
|
|
|
Следующий вопрос команды заключается в том, возможно ли приблизить вязкоупругую реакцию человека к реакции летучих мышей. Антиоксиданты были определены в качестве потенциальной отправной точки для поиска, и только благодаря дальнейшим исследованиям ученые смогут определить, могут ли люди безопасно переходить в состояние гибернации, которое могло бы помочь открыть новые пути в космос, позволив совершать космические путешествия на большие расстояния.
|
|
|
|
Источник
|
