Сотні відаў жывёл могуць упадаць у спячку. Хуткасць абмену рэчываў у іх арганізме зніжаецца ў дзесяць разоў. Яны не могуць есці і з цяжкасцю дыхаюць. Гэты стан працягвае заставацца адной з самых вялікіх навуковых загадак. Яе вырашэнне можа прывесці да прарыву ў многіх галінах, ад анкалогіі да касмічных палётаў. Навукоўцы хочуць прымусіць чалавека ўпадаць у спячку.
«Я год працавала ў Швецыі і год не магла ўсыпіць суслікаў», — прызнаецца старшы навуковы супрацоўнік Інстытута тэарэтычнай і эксперыментальнай біяфізікі РАН (г. Пушчына) Людміла Крамарава.
На Захадзе правы лабараторных жывёл дэталізаваны – Дэкларацыя правоў чалавека адпачывае. Але эксперыменты па вывучэнні зімовай спячкі праводзіць нельга.
– Пытанне, навошта ім спаць, калі ў сусліку цёпла і кормяць ад пуза? Суслікі не дурныя. Тут, у нашай лабараторыі, яны б хутка са мной заснулі!
Самая добрая Людміла Іванаўна строга стукае пальцам па стале і распавядае пра лабараторнага сусліка, які жыў у яе. «Суся!» — паклікала яна з парога. «Плаці-плаціць!» – адказаў суслік, якога наогул не прыручаюць. Гэтая Суся за тры гады дома ні разу не заснула. Узімку, калі ў кватэры прыкметна пахаладала, залазіў пад радыятар і грэў галаву. «Чаму?» — пытаецца Людміла Іванаўна. Можа быць, рэгулятарны цэнтр спячкі знаходзіцца дзесьці ў мозгу? Навукоўцы яшчэ не ведаюць. Прырода зімовай спячкі - адна з галоўных інтрыг сучаснай біялогіі.
Часовая смерць
Дзякуючы Microsoft наша мова ўзбагацілася яшчэ адным модным словам – спячка. Гэта назва рэжыму, у якім Windows Vista пераходзіць у кампутар, каб мінімізаваць энергаспажыванне. Апарат быццам выключаны, але ўсе дадзеныя адначасова захоўваюцца: націснуў кнопку – і ўсё запрацавала, як ні ў чым не бывала. Тое ж самае адбываецца і з жывымі арганізмамі. Тысячы розных відаў - ад прымітыўных бактэрый да развітых лемураў - здольныя часова «паміраць», што па-навуковаму называецца спячкай, або гіпабіёзам.
Класічны прыклад - суслікі. Што вы ведаеце пра суслікаў? Нармальныя такія грызуны з сямейства вавёрчыных. Яны самі капаюць сабе норкі, ядуць траву, размнажаюцца. Калі надыходзіць зіма, суслікі сыходзяць пад зямлю. Вось тут, з навуковага пункту гледжання, і адбываецца самае цікавае. Спячка сусліка можа доўжыцца да 8 месяцаў. На паверхні маразы часам дасягаюць -50, яма прамярзае да -5. Затым тэмпература канечнасцяў жывёл зніжаецца да -2, а ўнутраных органаў да -2,9 градусаў. Дарэчы, падчас зімоўкі суслік спіць у чарзе толькі тры тыдні. Потым на некалькі гадзін выходзіць з спячкі, а потым зноў засынае. Не ўдаючыся ў біяхімічныя падрабязнасці, скажам, што ён прачынаецца, каб папісяць і пацягнуцца.
Замерзлы суслік жыве ў запаволеным рэжыме: яго пульс зніжаецца з 200-300 да 1-4 удараў у хвіліну, эпізадычнае дыханне - 5-10 удыхаў, а затым поўная іх адсутнасць на працягу гадзіны. Кровазабеспячэнне мозгу зніжаецца прыкладна на 90%. Звычайны чалавек не можа перажыць нічога падобнага. Ён нават не здольны стаць падобным да мядзведзя, у якога ў спячцы даволі моцна падае тэмпература – з 37 да 34-31 градуса. Гэтых трох-пяці градусаў нам хапіла б: арганізм яшчэ некалькі гадзін змагаўся б за права падтрымліваць пульс, рытм дыхання і аднаўляць нармальную тэмпературу цела, але калі энергетычныя рэсурсы скончацца, смерць непазбежная.
валасаты бульба
Вы ведаеце, як выглядае суслік, калі спіць? — пытаецца Зарыф Амірханаў, старшы навуковы супрацоўнік Інстытута біяфізікі клеткі. «Як бульба са склепа. Цяжка і холадна. Толькі пухнаты.
А пакуль суслік падобны на сусліка – весела грызе зярняткі. Нялёгка ўявіць, што гэта вясёлае стварэнне магло раптам беспадстаўна ўпасці ў ступар і правесці так большую частку года, а потым, зноў жа без прычыны, «выпасці» з гэтага ступару.
Адна з загадак гипобиоза заключаецца ў тым, што жывёла цалкам здольна самастойна рэгуляваць свой стан. Змена тэмпературы навакольнага асяроддзя для гэтага зусім не абавязкова - лемуры з Мадагаскара ўпадаюць у спячку. Раз у год яны знаходзяць дупло, затыкаюць уваход і кладуцца спаць на сем месяцаў, паніжаючы тэмпературу цела да +10 градусаў. А на вуліцы пры гэтым усё тыя ж +30. Некаторыя суслікі, напрыклад, туркестанскія, у спякоту таксама могуць ўпадаць у спячку. Справа не столькі ў тэмпературы вакол, колькі ў абмене рэчываў унутры: хуткасць метабалізму падае на 60-70%.
«Разумееце, гэта зусім іншы стан арганізма», — кажа Зарыф. – Паніжэнне тэмпературы цела не як прычына, а як следства. Уключаецца яшчэ адзін механізм рэгулявання. Змяняюцца функцыі дзясяткаў бялкоў, клеткі перастаюць дзяліцца, увогуле, арганізм цалкам перабудоўваецца за некалькі гадзін. І потым за тыя ж некалькі гадзін ён аднаўляецца назад. Няма знешніх уздзеянняў.
Дровы і печ
Унікальнасць спячкі ў тым, што жывёла можа спачатку астыць, а затым сагрэцца без старонняй дапамогі. Пытанне ў тым, як?
— Усё вельмі проста, — кажа Людміла Крамарава. «Бурая тлушчавая тканіна, вы чулі?
Усе цеплакроўныя жывёлы, у тым ліку і людзі, маюць гэты таямнічы буры тлушч. Прычым у немаўлятаў яго значна больш, чым у дарослага. Доўгі час яго роля ў арганізме была наогул незразумелай. На самай справе, ёсць звычайны тлушч, чаму таксама карычневы?
– Так атрымалася, што буры тлушч выконвае ролю печкі, – тлумачыць Людміла, – а белы – проста дровы.
Буры тлушч здольны разагрэць цела ад 0 да 15 градусаў. А потым у працу ўключаюцца іншыя тканіны. Але тое, што мы знайшлі пліту, не азначае, што мы прыдумалі, як прымусіць яе працаваць.
"Павінна быць нешта, што ўключае гэты механізм", - кажа Зарыф. – Змяняецца праца ўсяго арганізма, а значыць, ёсць нейкі цэнтр, які ўсё гэта кантралюе і запускае.
Арыстоцель завяшчаў вывучаць спячку. Нельга сказаць, што навука займаецца толькі гэтым з 2500 гадоў. Сур'ёзна гэтая праблема пачала разглядацца толькі 50 гадоў таму. Галоўнае пытанне: што ў арганізме запускае механізм спячкі? Калі мы знойдзем гэта, мы зразумеем, як гэта працуе, і калі мы зразумеем, як гэта працуе, мы даведаемся, як выклікаць спячку ў тых, хто не спяць. У ідэале мы з вамі. Гэта логіка навукі. Аднак з гипобиозом нармальная логіка не спрацавала.
Усё пачалося з канца. У 1952 годзе нямецкі даследчык Кроль апублікаваў вынікі сенсацыйнага эксперыменту. Уводзячы ў арганізм катоў і сабак экстракт галаўнога мозгу спячых хамякоў, вожыкаў і кажаноў, ён выклікаў у неспячых жывёл стан гипобиоза. Калі праблемай сталі займацца больш уважліва, аказалася, што фактар гипобиоза змяшчаецца не толькі ў галаўным мозгу, але і наогул у любым органе спячага жывёлы. Пацукі паслухмяна ўпадалі ў спячку, калі ім ўводзіць плазму крыві, страўнікавыя экстракты і нават проста мачу спячых суслікаў. Ад шклянкі мачы сусліка засыналі і малпы. Эфект паслядоўна прайграваецца. Аднак ён катэгарычна адмаўляецца прайгравацца пры любых спробах вылучыць тое ці іншае рэчыва: мача або кроў выклікаюць гипобиоз, а іх кампаненты паасобку - не. Ні ў суслікаў, ні ў лемураў, ні ўвогуле ні ў каго з зімуючых у арганізме не выяўлена нічога, што б адрознівала іх ад усіх астатніх.
Пошукі фактару гіпабіёзу вядуцца 50 гадоў, але вынік практычна нулявы. Ні гены, якія адказваюць за спячку, ні рэчывы, якія яе выклікаюць, не знойдзены. Незразумела, які орган адказвае за гэты стан. Розныя эксперыменты ўключалі ў спіс «падазраваных» і наднырачнікі, і гіпофіз, і гіпаталамус, і шчытападобную залозу, але кожны раз аказвалася, што яны былі толькі ўдзельнікамі працэсу, але не яго ініцыятарамі.
«Зразумела, што далёка не ўвесь спектр рэчываў, якія знаходзяцца ў гэтай бруднай фракцыі, эфектыўны», — кажа Людміла Крамарава. — Ну хаця б таму, што і ў нас яны ў большасці ёсць. Вывучаны тысячы бялкоў і пептыдаў, якія адказваюць за наша жыццё з суслікамі. Але ні адзін з іх – прынамсі напрамую – не звязаны з зімовай спячкай.
Дакладна ўстаноўлена, што ў арганізме спячага сусліка змяняецца толькі канцэнтрацыя рэчываў, але ці ўтворыцца там нешта новае, пакуль невядома. Чым далей навукоўцы прасоўваюцца наперад, тым больш яны схіляюцца да думкі, што справа не ў таямнічым «фактары сну».
«Хутчэй за ўсё, гэта складаная паслядоўнасць біяхімічных падзей», - кажа Крамарава. – Магчыма, дзейнічае кактэйль, гэта значыць сумесь пэўнай колькасці рэчываў у пэўнай канцэнтрацыі. Магчыма, гэта каскад. Гэта значыць паслядоўнае ўздзеянне цэлага шэрагу рэчываў. Больш за тое, хутчэй за ўсё, гэта даўно вядомыя вавёркі, якія ёсць у кожнага.
Аказваецца, спячка - гэта раўнанне з усімі вядомымі. Чым яна прасцейшая, тым складаней яе вырашыць.
Поўны хаос
Са здольнасцю ўпадаць у спячку прырода нарабіла поўную кашу. Кармленне малых малаком, кладка яек, падтрыманне пастаяннай тэмпературы цела – гэтыя якасці акуратна развешаны на галінах эвалюцыйнага дрэва. Прычым гипобиоз можа ярка выяўляцца ў аднаго выгляду і ў той жа час цалкам адсутнічаць у яго бліжэйшага сваяка. Напрыклад, суркі і суслікі з сямейства вавёрчыных спяць у сваіх норках па паўгода. Ды і самі вавёркі не думаюць засыпаць нават у самую суровую зіму. Але некаторыя кажаны (кажаны), насякомаедныя (вожыкі), сумчатыя і прыматы (лемуры) ўпадаюць у спячку. Але яны нават не з'яўляюцца стрыечнымі братамі суслікаў.
Некаторыя птушкі, паўзуны, насякомыя спяць. Увогуле, не вельмі зразумела, на падставе чаго прырода абрала іх, а не іншых, у спячкі. І яна выбрала? Нават тыя віды, якія зусім не знаёмыя з зімовай спячкай, пры пэўных умовах лёгка здагадаюцца, што гэта такое. Напрыклад, чарнахвостая лугавая сабачка (сямейства грызуноў) засынае ў лабараторных умовах, калі яе пазбавіць вады і ежы і змясціць у цёмны халодны пакой.
Здаецца, менавіта на гэтым і грунтуецца логіка прыроды: калі віду, каб выжыць, трэба перажыць галодны сезон, у яго ў запасе ёсць варыянт з гіпабіёзам.
«Здаецца, мы маем справу са старажытным рэгулятарным механізмам, які ўласцівы ўвогуле любой жывой істоце», - услых разважае Зарыф. – І гэта наводзіць нас на парадаксальную думку: гэта не дзіўна, што суслікі спяць. Самае дзіўнае, што мы самі не ўпадаем у спячку. Магчыма, мы былі б цалкам здольныя да гіпабіёзу, калі б усё ў эвалюцыі развівалася прамалінейна, гэта значыць па прынцыпе дадання новых якасцей пры захаванні старых.
Аднак, на думку навукоўцаў, чалавек у адносінах да зімовай спячцы не зусім безнадзейны. Абарыгены Аўстраліі, лаўцы жэмчугу, індыйскія ёгі могуць звесці да мінімуму фізіялагічныя функцыі арганізма. Хай гэты навык дасягаецца доўгімі трэніроўкамі, але яно дасягаецца! Пакуль ніводнаму навукоўцу не ўдалося ўвесці чалавека ў паўнавартасную спячку. Наркоз, летаргічны сон, кома - стану, блізкія да гипобиозу, але маюць іншую аснову, і ўспрымаюцца як паталогія.
Эксперыменты па ўвядзенні чалавека ў спячку хутка пачнуць украінскія медыкі. Распрацаваны імі метад заснаваны на двух фактарах: высокі ўзровень вуглякіслага газу ў паветры і нізкія тэмпературы. Магчыма, гэтыя эксперыменты не дазволяць да канца зразумець прыроду спячкі, але хаця б ператвораць гипобиоз ў паўнавартасную клінічную працэдуру.
Хворага адправілі спаць
У перыяд спячкі суслік не баіцца не толькі холаду, але і асноўных хвароб сусліка: ішэміі, інфекцый і анкалагічных захворванняў. Ад чумы жывёла наяве памірае праз суткі, а калі заразіцца ў сонным стане, то яму ўсё роўна. Перад медыкамі адкрываюцца велізарныя магчымасці. Той жа наркоз - не самае прыемнае стан для арганізма. Чаму б не замяніць яго больш натуральнай спячкай?
Уявіце сабе сітуацыю: пацыент на мяжы жыцця і смерці, гадзіннік адлічвае. І часта гэтых гадзін не хапае, каб зрабіць аперацыю або знайсці донара. А ў спячцы практычна любая хвароба развіваецца як у запаволенай здымцы, і гаворка ідзе ўжо не пра гадзіны, а пра дні, а то і тыднях. Калі даць волю сваёй фантазіі, можна ўявіць, як безнадзейныя пацыенты апускаюцца ў стан гипобиоза ў надзеі, што калі-небудзь сродкі, неабходныя для іх лячэння, будуць знойдзеныя. Фірмы, якія займаюцца крионики, робяць нешта падобнае, толькі замарожваюць ужо мёртвага чалавека, а аднавіць арганізм, які праляжаў дзесяць гадоў у вадкім азоце, наўрад ці рэальна.
Механізм спячкі можа дапамагчы зразумець розныя захворванні. Напрыклад, балгарскі вучоны Весялін Дэнкаў у сваёй кнізе «На мяжы жыцця» прапануе звярнуць увагу на біяхімію спячага мядзведзя: «Калі навукоўцам удаецца атрымаць у чыстым выглядзе рэчыва (меркавана гармон), якое трапляе ў арганізм з гіпаталамуса мядзведзяў, з дапамогай якога рэгулююцца жыццёвыя працэсы падчас спячкі, то яны змогуць паспяхова лячыць людзей, якія пакутуюць захворваннямі нырак.
Пакуль лекары вельмі насцярожана ставяцца да ідэі прымянення спячкі. Усё ж небяспечна мець справу з да канца не вывучаным феноменам.