|
Лемуры закладывают основу для межзвездных путешествий
|
|
|
|
Октябрь - Месяц космонавтики. В Университете Дьюка космические исследования — это больше, чем просто наука, это смелое путешествие между дисциплинами. Это первая книга из серии рассказов о новаторах, мечтателях и деятелях, формирующих будущее освоения космоса.
|
|
|
|
От сказок, таких как "Спящая красавица" и "Рип Ван Винкль", до научно—фантастических фильмов, включая "Планету обезьян" и "Чужого", людей уже давно завораживает идея о том, что люди находятся в состоянии длительного сна.
|
|
|
|
Увлечение Аны Брейт началось с ее исследований регуляции температуры тела и зимней спячки. Ее ранние исследования были сосредоточены на летучих мышах, которые могут удваивать свой вес, прежде чем впасть в многомесячную спячку. Год назад, когда она поступила на работу в Лемурийский центр Дьюка в качестве научного сотрудника, она начала изучать малагасийских толстохвостых карликовых лемуров.
|
|
|
|
"Возможность изучать зимнюю спячку у ближайших родственников людей, способных впадать в спячку, - это невероятная возможность", - сказал Брейт, который вместе с коллегами из Лемур-центра Дьюка получил грант в размере 30 000 долларов на изучение зимней спячки при более высоких температурах.
|
|
|
|
Хотя во многих фильмах о космосе люди запечатлены в криогенных камерах во время длительных космических полетов, на самом деле такая "искусственная спячка" привела бы к многочисленным проблемам со здоровьем, включая потерю когнитивных функций.
|
|
|
|
|
|
|
Для сохранения когнитивных функций искусственная спячка у людей, вероятно, требует более высоких температур, чем при традиционной зимней спячке в холодную погоду. Вот тут-то и пригодятся лемуры.
|
|
Давайте начнем зимовку
|
|
|
|
В Лемурийском центре Дьюка находится единственная колония толстохвостых карликовых лемуров, находящихся под опекой человека. Все исследования, проводимые в Лемурийском центре, являются неинвазивными. В нем есть два ультрасовременных помещения для зимней спячки, каждое из которых вмещает до 10 зимующих лемуров и позволяет исследователям контролировать температуру окружающей среды и имитировать световой цикл Мадагаскара. Ежегодное изменение светового цикла является надежным сигналом для зимующих животных о необходимости готовиться к зиме. Респираторное оборудование измеряет обмен веществ, а радиоошейники отслеживают температуру кожи.
|
|
|
|
Исследователи предполагают, что зимняя спячка при высоких температурах — достаточно высоких для поддержания важных гомеостатических процессов и когнитивных функций, но достаточно прохладных для экономии энергии — необходима для успеха длительных космических исследовательских миссий.
|
|
|
|
Зимняя спячка людей в космосе послужила бы нескольким целям: сократила бы количество потребляемой пищи или питья, потребляла бы гораздо меньше кислорода, поскольку дыхание во время зимней спячки значительно меньше, предотвратила бы разрушение мышц и костей, а также избавила бы от скуки и одиночества во время длительных космических путешествий.
|
|
|
|
Хотя зимнюю спячку у грызунов, таких как суслики, изучали давно, ни у одного из приматов или тропических млекопитающих не было зафиксировано случаев, когда они были способны впадать в спячку, пока в 2004 году немецкие исследователи не опубликовали в журнале Nature исследование, в котором подробно описывалось, что толстохвостые карликовые лемуры проводят до семи месяцев в дуплах деревьев, впадая в спячку. Как следует из их названия, эти лемуры накапливают жир в своих хвостах, который может составлять до 40% от общей массы их тела.
|
|
|
|
Во время зимней спячки у толстохвостых лемуров наступает период сохранения энергии, называемый оцепенением, который включает в себя значительное снижение обмена веществ, частоты сердечных сокращений и дыхания, в результате чего температура тела достигает температуры окружающей среды. Они прерываются активными фазами согревания, известными как промежуточные пробуждения, или короткими временными периодами нормального обмена веществ, которые прерывают длительные периоды зимней спячки.
|
|
|
|
"Итак, мы знаем основы зимней спячки млекопитающих. Но нам нужно точно знать, как это отразится на людях. А карликовые лемуры - это приматы, промежуточный этап в изучении того, как это может работать у людей".
|
|
|
|
Сравнение температур
|
|
|
|
Как и многие животные, впадающие в спячку, толстохвостые лемуры делают это из-за нехватки доступной пищи. Для них это происходит во время сухого сезона на Мадагаскаре. В Лемурийском центре животные впадают в спячку в конце октября или начале ноября, то есть до марта или апреля.
|
|
|
|
В исследовании Брейта сравниваются две группы: одна группа испытывает резкие суточные перепады температуры, в то время как другая остается в более стабильных условиях. Млекопитающим, находящимся в зимней спячке, необходимо периодически согреваться. Лемуры, находящиеся в помещении с температурой, колеблющейся от 53°F до 89°F, могут пассивно согреваться каждый день, экономя энергию. Те, кто находится в помещении для содержания лемуров, где температура колеблется от 64°F до 71°F, должны активно согреваться, затрачивая больше энергии и сжигая жировые запасы.
|
|
Сравнение популяций лемуров
|
|
|
|
Брейта также интересует, как зимняя спячка влияет на иммунную систему и воспалительные реакции. Чтобы определить, останавливаются ли эти и другие гомеостатические процессы в определенные моменты сезона зимней спячки, Брейт работает с исследователями по всей стране. Это исследование покажет нам, могут ли лемуры (и, возможно, люди) заболеть во время зимней спячки.
|
|
|
|
Чтобы убедиться, что результаты лабораторных исследований отражают естественное поведение животных, команда Брейта проводит параллельные полевые исследования на Мадагаскаре во время сухого сезона на острове. Антонин Андриамахайхавана, аспирант Университета Антананариву на Мадагаскаре, сотрудничает с Центром лемуров Дьюка в целях изучения диких карликовых лемуров в их естественной среде обитания, собирая энергетические данные в условиях естественных колебаний окружающей среды. Эта полевая работа помогает подтвердить результаты лабораторных исследований и гарантирует, что исследование не сводится только к наблюдению за особенностями зимней спячки лемуров под присмотром человека.
|
|
|
|
Когнитивное тестирование - еще один аспект исследования. Один из сотрудников Брайта, доктор Брендан Джонсон, ветеринар из DLC и исследователь когнитивных способностей приматов, проводит тестирование памяти и способности решать задачи. Лемурам дают разгадывать небольшие головоломки, часто мотивируя их таким лакомством, как половинка изюма.
|
|
|
|
Их успеваемость оценивается в зависимости от того, сколько уровней они проходят и как быстро решают каждое задание. Эти тесты повторяются после спячки, чтобы оценить изменения в когнитивных функциях. Главный вопрос: "После того, как астронавты проснутся, смогут ли они по-прежнему управлять космическим кораблем?"
|
|
|
|
Исследовательская программа Breit основана на фундаментальной работе, проведенной предыдущими исследователями Lemur Center. Инфраструктура, протоколы и исходные данные, которые они создали, позволили Breit вмешаться и сразу же начать задавать важные вопросы. В прошлом исследователи могли измерять только температуру кожи. Теперь она может определить, сколько энергии тратится при разных температурах и в периоды возбуждения.
|
|
|
|
"Если бы они не запустили программу гибернации, я бы не смог проводить исследования, которые провожу сейчас", - сказал Брейт. "Это позволяет мне опираться на вопросы, которые они уже задавали. И я могу добавлять к этому различные слои, которые делают его еще более эффективным".
|
|
|
|
То, что начиналось как любопытство к температуре тела, переросло в миссию помочь людям проложить путь к звездам во сне, руководствуясь ритмами тропических лемуров, точностью современной науки и мощью междисциплинарного сотрудничества.
|
|
|
|
Источник
|
