Как модель

Кто бы мог подумать, что белка в наших лесах когда-нибудь сможет вдохновить величайшие проекты человечества? Изучая физиологические механизмы, которые позволяют ей пережить суровую зиму, ученые надеются произвести революцию в длительных космических путешествиях. «Полудрём» — это состояние приостановленной жизни, вполне может стать ключом к покорению звезд.

В 1961 году Юрий Гагарин совершил первый полет человека в космос. 1969 — американец Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на Луну. Эти двое мужчин и сегодня остаются двумя главными героями завоевания космоса. Луна тоже кажется пределом. Человек думает о путешествии дальше. Но межпланетные путешествия сопряжены со многими проблемами, особенно с точки зрения физиологии человека. Микрогравитация, космическая радиация и изоляция оказывают пагубное воздействие, ограничивающее продолжительность миссий. Чтобы раздвинуть границы освоения космоса, исследователи вспоминают «спячку». Чтобы изучить такую возможность, ученые смотрят на одного из тех, кто не впадает в спячку, но при необходимости впадает в состояние «полудрем». Это — белка.

Секреты зимней «спячки» у белки

Спячка — это физиологическое состояние, которое характеризуется резким снижением обмена веществ, температуры тела и мозговой активности. Это состояние позволяет некоторым животным, в том числе белке, переживать холодные периоды, экономя свои энергетические ресурсы. Во время зимней спячки сердце белки бьется медленнее, дыхание замедляется, а температура ее тела падает на несколько градусов. Несмотря на эту кажущуюся вялость, белке удается проснуться совершенно здоровой.

Механизмы выживания в спячке

Как белке удается пережить такие длительные периоды бездействия без атрофии ее органов? Исследователи определили несколько ключевых механизмов, которые позволяют ей поддерживать тонкий физиологический баланс во время спячки. Прежде всего, необходимо накопление энергетических запасов в виде жира. Но механизм спячки белок отличен, в силу физиологических отличий. Перед наступлением зимы белка усиливает свой рацион, чтобы накопить достаточные запасы. Эти липиды будут служить топливом в течение всего периода оцепенения. В то же время происходят глубокие метаболические изменения. Основной обмен веществ животного значительно снижается, что снижает его потребности в энергии. Кроме того, гормональная регуляция также играет решающую роль. Выделяются специфические гормоны, вызывающие и поддерживающие состояние спячки. Они воздействуют на различные органы и ткани, модулируя их активность, чтобы приспособиться к условиям зимней жизни. Наконец, температура тела белки значительно падает. Такое переохлаждение позволяет еще больше снизить энергетические потребности организма. Комбинируя эти различные механизмы, белке удается пережить суровую зиму в состоянии глубокой летаргии, сохраняя при этом целостность своих органов. И это обязательно заинтересует исследователей…

Искусственная спячка — надежда на космические путешествия

Понимая механизмы зимней спячки у белки, исследователи надеются разработать методы искусственной зимней спячки для астронавтов. В частности, они изучили полосатого суслика, Spermophilus tridecemlineatus. Этот грызун развил замечательную физиологическую адаптацию, чтобы пережить суровую зиму. Он впадает в длительную летаргию, прекращая всякую пищевую активность и питаясь только за счет запасов липидов, накопленных в летние месяцы. Его зимний сон может длиться до восьми месяцев... И это без уменьшения мышечной массы. В чем секрет? Микробиота кишечника этого суслика оптимизирует использование ресурсов за счет рециркуляции азота, содержащегося в моче. Этот процесс позволяет ему вырабатывать новые тканевые белки. Именно это явление интересует исследователей. Микрогравитация космоса влияет на мышечную массу космонавтов, что снижает вероятность длительного путешествия. Открытия, сделанные в космической области, могут иметь последствия, выходящие далеко за рамки завоевания космоса. Действительно, они могли бы принести пользу широкому населению, включая пожилых людей, людей, ведущих малоподвижный образ жизни, и прикованных к постели больных.

Евгений В.