Zimą czas zwalnia. Może się zdarzyć, że będziesz się godzinami kręcić z Netflixem, spać przez pół dnia lub przebywać w domu przez niezdrowe okresy czasu. Czyniąc to, możesz się zastanawiać: dlaczego po prostu nie pójść na całość, pominąć nieprzyjemności i spędzić całą zimę nieprzytomny w ciepłej, przytulnej norze?
Naukowcy, którzy mają nadzieję przygotować ludzi na dłuższe podróże kosmiczne, mają tę samą myśl. Chcą wiedzieć: dlaczego ludzie nie hibernują - i czy mogliby w przyszłości?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, najpierw musimy dokładnie zrozumieć, czym jest hibernacja. Oto, co wiemy: hibernacja ma miejsce, gdy zwierzę przechodzi w stan przedłużonej bezczynności. Często chowając się przed żywiołami i drapieżnikami, metabolizm zwierzęcia spowalnia do mniej niż jednej czwartej jego normalnego tempa. To chłodzi ciało stworzenia i spowalnia jego bicie serca do zaledwie kilka razy na minutę, nawet przez kilka miesięcy.
„Naprawdę zgasili światło pilota” - mówi Kelly Drew, neuropharmakolog z University of Alaska Fairbanks, który bada mózgi hibernujących arktycznych wiewiórek lądowych. Hibernację często stymulują trudne warunki, krótsze dni lub niższe temperatury, które zmuszają zwierzę do rozpoczęcia przybierania tłuszczu i przygotowania się do hibernacji. Stworzenie pozostanie wtedy w tym okresie bezczynności, dopóki nie otrzyma odpowiedniego sygnału - światła lub temperatury - do poruszenia z odrętwienia.
Jednak wiele nieporozumień otacza tę potężną adaptację. Po pierwsze, chociaż hibernacja przypomina głęboki sen, nie uważa się go za w ogóle związany ze snem. W rzeczywistości może faktycznie pozostawić zwierzęta z długiem snu po przebudzeniu, mówi Drew. „Hibernacja to tak naprawdę oszczędność energii” - mówi. „To adaptacja do ograniczenia zasobów”. Podobnie jak migracja ptaków, hibernacja ewoluowała, aby umożliwić zwierzętom przetrwanie w okresach ekstremalnych trudności.
„Niektóre zwierzęta odchodzą, niektóre hibernują, a niektóre po prostu z tym żyją” - mówi Drew. (To tłumaczy, dlaczego zwierzęta w ogrodach zoologicznych nie hibernują: stworzenie z obfitym pożywieniem, wodą i schronieniem nie będzie musiało przechodzić procesu).
Po drugie, zwykle myślimy o hibernacji jako o związku z zimą, kiedy zwierzęta takie jak niedźwiedzie, wiewiórki i świstaki będą się wymeldowywać przez kilka miesięcy. Ale, jak mówi Drew, hibernacja to nie tylko zachowanie w chłodne dni. Gady, płazy, owady, a nawet kilka ssaków, takich jak lemur karłowaty grubodzioby z Madagaskaru, ćwiczą hibernację w ciepłe dni - znaną jako zaraza - aby uniknąć okresów suszy lub ekstremalnych temperatur, schładzając się pod ziemią.
Mimo że badacze rozumieją, jak mogła nastąpić hibernacja, zaskakująco niewiele wiadomo na temat faktycznego procesu zachodzącego w ciele. Do tej pory naukowcy nie znaleźli na przykład żadnych unikalnych genów w hibernujących zwierzętach. Ponadto nikt nie wie, co dokładnie reguluje te istniejące geny, aby umożliwić proces hibernacji u niektórych zwierząt, a nie u innych - na przykład u ludzi.
„Nie wiemy nawet, która ekspresja genów jest niezbędna do hibernacji” - mówi Drew.
Jim Preston budzi towarzysza z hibernacji w filmie „Pasażerowie”. W filmie ludzie hibernują, aby przetrwać 120-letnią podróż na inną planetę. (Columbia Pictures) Ta tajemnica stała się bardziej nagląca, gdy ludzie podejmują pierwszą załogową misję na Marsa. Idea „głębokiego snu” - w kontekście filmów science-fiction w kosmosie, takich jak Alien i Pasażerowie - jest teraz realną możliwością dla naukowców, którzy chcą zapewnić ludzkim astronautom przetrwanie podczas miesięcznych lub nawet długich podróży do innych planety. Jednym z tych naukowców jest Drew, który konsultuje się z firmą Spaceworks Enterprises w ramach finansowanego przez NASA projektu mającego na celu wprowadzenie ludzi w stan hibernacji podczas lotów kosmicznych.
Zdaniem Drew nie ma znanych przypadków naturalnej hibernacji człowieka. Ale w swoich badaniach usłyszała anegdoty o doświadczeniach przypominających hibernację, w tym o praktyce „lotskiej”, w której rosyjscy chłopi sto lat temu mieli znosić ciężką zimę, budząc się tylko raz dziennie przez 6 miesięcy, aby spożywać niewielką ilość chleb i piwo. Kardiolog z Uniwersytetu Harvarda, Herbert Benson, również opisał mnichów buddyjskich, którzy byli w stanie obniżyć swój metabolizm o 64 procent dzięki niektórym technikom medytacyjnym.
Obecnie jednak Spaceworks przygląda się technikom już stosowanym w medycynie, a mianowicie hipotermii terapeutycznej. Technika ta, po raz pierwszy zastosowana w medycynie ponad 70 lat temu, polega na schłodzeniu ciała człowieka do temperatury zbliżonej do zamarzania wody (32 stopnie F) w celu spowolnienia jego funkcji komórkowych i mózgowych. Ta technika może chronić tkanki pacjenta przed uszkodzeniem z powodu braku tlenu lub krwi, zwykle po zawale serca lub operacji, takiej jak przeszczep serca. (Uwaga: nie należy tego mylić z trendem krioterapii, który ma niewielkie naukowe poparcie i jest powiązany z kilkoma zgonami).
Podczas gdy hipotermię terapeutyczną stosuje się zwykle przez okres jednego lub dwóch dni, przewodniczący Spaceworks John Bradford zauważa, że kobieta w Chinach była chłodzona przez dwa tygodnie, aby mózg mógł się zagoić po urazie. W pełni wyzdrowiała i wróciła do codziennego życia. Ale nie odnotowano żadnego innego zastosowania hipotermii terapeutycznej o takiej długości lub dłużej, więc pozostaje niejasne, jak długo można bezpiecznie stosować tę technikę.
Bradford przewiduje, że ludzie będą wprowadzać tygodniowe okresy hibernacji, stosując techniki chłodzenia ciała i mózgu podobne do terapeutycznej hipotermii, aby zaoszczędzić miejsce i zasoby na wycieczki na Marsa na dużą skalę. „Jest bliżej rzeczywistości, niż się wydaje, ale wciąż jest wiele pytań i wiele zmian, które muszą nastąpić”, powiedział Bradford w rozmowie z Popular Science na temat projektu w grudniu.
Drew wskazuje jednak, że do pokonania jest jeszcze kilka przeszkód. Hibernacja nie polega wyłącznie na obracaniu gałką metabolizmu; obejmuje wiele innych powiązanych dostosowań. Najważniejsze z nich to gospodarka odpadami. Drew, który hibernuje, jest w stanie zasadniczo zatrzymać oddawanie moczu i defekację podczas hibernacji, mówi Drew, czasami poprzez proces reabsorpcji w celu zachowania składników odżywczych. Niestety ludzie nie mogą tego zrobić, chociaż Drew słyszał o propozycjach takich jak stosowanie cewników doodbytniczych.
I nawet jeśli rozwiążemy problem kupy, istnieją inne wyzwania. Temperatury ciała poniżej 37 stopni Fahrenheita mają tendencję do zakłócania pracy przewodu pokarmowego i mogą powodować ból. Niskie temperatury mogą również tłumić układ odpornościowy, czyniąc ludzi bardziej podatnymi na infekcje. Może się okazać, że ludzie po prostu nie byli przeznaczeni do hibernacji.
Z mniej naukowej strony, dany człowiek musiałby zgodzić się na hibernację - co może nie być atrakcyjną opcją. Stawianie się w trudnej sytuacji hibernacji i brak tygodni lub miesięcy życia jest czymś, co może wahać się wielu ludzi. Bradford wspomniał w czasopiśmie Inverse, że astronauta Buzz Aldrin sprzeciwił się podczas prezentacji konferencji pomysłowi hibernacji, ponieważ nie chciałby przegapić podróży tam.
Jednak Bradford uważa, że praktyczne obawy ostatecznie wygrywają. „Jeśli to oznacza różnicę między możliwością udania się na Marsa, a nie” - mówi Bradford - „Myślę, że wszyscy to zrobią”.
Jeśli naukowcy umożliwią ludziom hibernację podczas lotów kosmicznych, z pewnością będzie to wielkie osiągnięcie. Ale być może najbardziej niesamowitą rzeczą w hibernacji jest to, że ludzie nauczyli się przetrwać bez niej - w tak surowych warunkach jak Arktyka i tundra - przez tysiąclecia. Od dostosowania naszej diety do budowania igloo po noszenie skór zwierzęcych, społeczności arktyczne zrekompensowały z nadwyżką naszą niezdolność do wchodzenia w zimowy odrętwienie. Więc chociaż możemy podziwiać niedźwiedzie i wycieraczkę, daj nam również trochę uznania.
