Исследование летучих мышей показало путь к гибернации человека.

Немецкие ученые проанализировали эритроциты летучих мышей и людей, чтобы понять, как эти клетки крови помогают млекопитающим выживать во время длительных периодов покоя. Результаты показали, что при понижении температуры клетки всех трех видов становились неэластичными и вязкими. Однако человеческие клетки в какой-то момент прекратили этот процесс, в то время как клетки летучих мышей продолжали изменяться по мере дальнейшего понижения температуры. Разгадка тайны спячки может помочь человечеству путешествовать в дальний космос. А в более близкой перспективе — улучшит медицину.

Это технология далёкого будущего, но если мы всё сделаем правильно, она может вывести человечество на межзвёздный уровень.

• Раскрытие тайны гибернации может улучшить медицину и поддержать наши стремления к путешествиям в дальний космос.
• В новом исследовании анализируются клетки крови летучих мышей (как впадающих в спячку, так и не впадающих) и людей, чтобы понять, какую роль эти клетки играют в поддержании жизнедеятельности млекопитающих во время продолжительных периодов оцепенения.
• Результаты показали, что клетки всех трёх видов становились неэластичными и вязкими при понижении температуры, но клетки человека в конечном итоге прекращали эту трансформацию, в то время как клетки летучих мышей продолжали меняться при ещё большем понижении температуры.

Если у человечества есть хоть какая-то надежда стать цивилизацией, путешествующей по звёздам, нам нужно либо разработать что-то вроде двигателя, работающего на эффекте искривления пространства (идея, которая находится на самом краю известной нам физики), либо найти способ эффективно впадать в спячку. НАСА знает об этом и много лет изучало эту идею, даже изучая привычки к спячке арктических сусликов. В ходе этого продолжительного исследования они обнаружили, что, хотя это и не обязательно биологически невозможно, любая человеческая гибернация, скорее всего, будет вызвана медицинскими причинами.

Теперь новое исследование, проведённое учёными из Германии под руководством Джеральда Кертха (Gerald Kerth) из Грайфсвальдского университета, обратилось за вдохновением к другим представителям животного мира и изучило способность летучих мышей впадать в спячку. В ходе исследования они обнаружили, что тип эритроцитов, называемый эритробластами, может играть важную роль в индукции спячки.

Спячка — это удобный биологический инструмент. Если вы не можете перезимовать где-нибудь в более тёплом месте, лучше просто залечь на дно, экономить энергию и ждать весны, когда ресурсов будет больше. Многие млекопитающие (в том числе некоторые приматы) впадают в спячку, и эту стратегию можно наблюдать во всём животном мире — даже летом в процессе, известном как эстивация.

"Мы подвергли эритроциты воздействию температур, характерных для нормотермии и гибернации, и обнаружили значительное повышение эластичности и вязкости при понижении температуры. Наши данные показывают, что температурная адаптация эритроцитов в основном обусловлена свойствами мембраны, а не цитозоля, в то время как вязкостная диссипация в мембране обоих видов летучих мышей превышает таковую у человека в 15 раз. Наконец, наши результаты показывают, что эритроциты обоих видов летучих мышей при понижении температуры переходят в более вязкое состояние. Этот процесс, происходящий в течение минуты, по своему эффекту сопоставим с колебаниями вязкоупругости эритроцитов в течение года. Это означает, что факторы окружающей среды, такие как рацион питания, оказывают меньшее влияние на способность эритроцитов реагировать на изменение температуры, чем общие физические свойства клеточной мембраны. Таким образом, наши результаты позволяют предположить, что вязкоупругость мембраны является многообещающей целью для выявления механизмов, которыми можно управлять, чтобы обеспечить циркуляцию крови при низких температурах тела у людей. Это может стать первым шагом на пути к безопасному искусственному оцепенению в медицине и космических полётах".

Чтобы покорить космические просторы, человечеству необходимо либо изобрести варп-двигатель (идея, которая пока находится за пределами научных знаний), либо научиться впадать в длительный искусственный сон. NASA уже много лет изучает эту проблему, вдохновляясь спячкой животных, например, арктических сурков. Ученые пришли к выводу, что хотя человеческий организм способен к подобному состоянию, для его достижения потребуется медицинское вмешательство.Чтобы покорить космические просторы, человечеству необходимо либо изобрести варп-двигатель (идея, которая пока находится за пределами научных знаний), либо научиться впадать в длительный искусственный сон. NASA уже много лет изучает эту проблему, вдохновляясь спячкой животных, например, арктических сурков. Ученые пришли к выводу, что хотя человеческий организм способен к подобному состоянию, для его достижения потребуется медицинское вмешательство.

Учитывая, что ближайшая звезда находится на расстоянии 4,24 световых года, даже если бы человечество могло каким-то образом путешествовать в космосе, приближаясь к скорости света (большое “если”), все равно потребовались бы годы нашего человеческого существования только для того, чтобы посетить наших звездных соседей. Другими словами, засыпание на большие промежутки времени, пока вселенная продолжает свое существование, может стать необходимостью будущих космических путешествий.

«Есть преимущества в том, чтобы подвергать людей воздействию низких температур во время межзвёздного полёта, — сказалNew Scientist. — Мы не говорим, что это произойдёт в ближайшие три года. Но это действительно первый шаг».

В этом исследовании Керт и его команда проанализировали сотни тысяч эритроцитов у впадающих в спячку летучих мышей (Nyctalus noctula) и не впадающих в спячку летучих мышей (Rousettus aegyptiacus), а также образцы крови людей. Зная, что впадающим в спячку животным всё равно нужна кровь для снабжения кислородом, учёные хотели выяснить, как выживают критически важные эритроциты при понижении внутренней температуры. Команда знала, что клетки крови меняют форму, чтобы приспособиться к разным давлениям и размерам кровеносных сосудов, и это привело к вопросу: могут ли клетки крови реагировать и на условия гибернации?

В итоге команда исследователей обнаружила, что при снижении внутренней температуры с 37 °C до 23 °C у всех трёх видов наблюдалась трансформация клеток крови, в результате которой эритроциты становились менее эластичными и более вязкими. Интересно, что когда учёные продолжили снижать температуру до 10 °C, клетки летучих мышей — как впавших в спячку, так и не впадающих в спячку — продолжили эту клеточную трансформацию, в то время как клетки крови человека просто остановились.

Хотя полёты в дальний космос — это дело далёкого будущего, команда отмечает, что изменение механических свойств клеток крови человека может помочь оптимизировать кровообращение для фармацевтических целей в гораздо более близком будущем. Например, хирурги уже используют метод, известный как глубокая гипотермическая остановка кровообращения (DHCA), чтобы остановить работу мозга и кровообращение при определённых видах серьёзных операций.

Будь то арктические суслики или впавшие в спячку летучие мыши, животный мир по-прежнему может многому нас научить, когда дело касается тонкого искусства погружения в глубокий и долгий сон.

Источсник: pnas.org. 14.10.2024.