Жануарлардың жүздеген түрлері қысқы ұйықтай алады. Олардың ағзаларындағы зат алмасу жылдамдығы он есе төмендейді. Олар тамақ жей алмайды және әрең тыныс алады. Бұл жағдай ең үлкен ғылыми құпиялардың бірі болып қала береді. Оны шешу онкологиядан ғарышқа ұшуға дейін көптеген салаларда серпілістерге әкелуі мүмкін. Ғалымдар адамды қысқы ұйқыға кетіргісі келеді.
«Мен Швецияда бір жыл жұмыс істедім және бір жыл бойы гоферлерді ұйықтата алмадым», - деп мойындайды Людмила Крамарова, Ресей ғылым академиясының теориялық және эксперименттік биофизика институтының аға ғылыми қызметкері (Пущино).
Батыста зертханалық жануарлардың құқықтары егжей-тегжейлі сипатталған - Адам құқықтарының Декларациясы демалуда. Бірақ қысқы күйді зерттеу бойынша эксперименттер жүргізу мүмкін емес.
– Мәселе мынада, олар гоферде жылы болса, қарыннан тамақтанып жатса, неге ұйықтауы керек? Гоферлер ақымақ емес. Міне, біздің зертханада олар менімен тез ұйықтап қалады!
Ең мейірімді Людмила Ивановна саусағымен үстелді қатты қағып, оның орнында тұратын зертханалық гофер туралы әңгімелейді. «Суся!» ол есіктен шақырды. «Төлем!» – деп жауап берді гофер, ол әдетте қолға алынбаған. Бұл Суся үйде үш жылда бір рет болса да ұйықтамады. Қыста пәтерде айтарлықтай суық болған кезде ол радиатордың астына шығып, басын жылытты. «Неге?» — деп сұрайды Людмила Ивановна. Мүмкін ұйқының реттеу орталығы мидың бір жерінде болуы мүмкін бе? Ғалымдар әлі білмейді. Қысқы ұйқының табиғаты қазіргі биологиядағы басты интригалардың бірі болып табылады.
Уақытша өлім
Майкрософт корпорациясының арқасында тіліміз тағы бір сөзбен – күту күйімен байытылды. Бұл қуатты тұтынуды азайту үшін Windows Vista жүйесі компьютерге кіретін режимнің атауы. Құрылғы өшірілген сияқты, бірақ барлық деректер бір уақытта сақталады: мен түймені бастым - және бәрі ештеңе болмағандай жұмыс істеді. Тірі организмдерде де солай болады. Мыңдаған әртүрлі түрлер – қарабайыр бактериялардан бастап дамыған лемурларға дейін – уақытша «өлуге» қабілетті, бұл ғылыми түрде қысқы күй немесе гипобиоз деп аталады.
Классикалық мысал - гоферлер. Гоферлер туралы не білесіз? Тиін тұқымдасының қалыпты мұндай кеміргіштері. Өздері күзен қазып, шөп жейді, көбейеді. Қыс келгенде гоферлер жер астына түседі. Ғылыми тұрғыдан алғанда ең қызық осы жерде болады. Гофердің қысқы күйі 8 айға дейін созылуы мүмкін. Беткейде аяз кейде -50-ге жетеді, тесік -5-ке дейін қатып қалады. Содан кейін жануарлардың аяқ-қолдарының температурасы -2, ал ішкі ағзалары -2,9 градусқа дейін төмендейді. Айтпақшы, қыстау кезінде гофер үш апта ғана қатарынан ұйықтайды. Содан кейін ол бірнеше сағат күту күйінен шығады, содан кейін қайтадан ұйықтайды. Биохимиялық егжей-тегжейге бармай-ақ, ол зәр шығару және созылу үшін оянады делік.
Мұздатылған жер тиін баяу қозғалыста өмір сүреді: оның жүрек соғу жиілігі минутына 200-300-ден 1-4 соққыға дейін төмендейді, эпизодтық тыныс алу - 5-10 тыныс алу, содан кейін бір сағат бойы олардың толық болмауы. Мидың қанмен қамтамасыз етілуі шамамен 90% төмендейді. Қарапайым адам бұған жақын ештеңеден шыдай алмайды. Ол тіпті қысқы ұйқы кезінде температурасы біршама төмендейтін аю сияқты бола алмайды - 37-ден 34-31 градусқа дейін. Бұл үш-бес градус бізге жеткілікті болар еді: дене жүрек соғу жиілігін, тыныс алу ырғағын ұстап тұру және дене температурасын қалыпқа келтіру үшін тағы бірнеше сағат күрескен болар еді, бірақ энергия ресурстары таусылған кезде өлім сөзсіз.
түкті картоп
Гофер ұйықтап жатқанда қандай болатынын білесіз бе? — деп сұрайды Жасушалық биофизика институтының аға ғылыми қызметкері Зариф Әмірханов. «Жертөледен алынған картоп сияқты. Қатты және суық. Тек жүнді.
Бұл уақытта гофер гоферге ұқсайды - ол дәнді қуана кеміреді. Бұл көңілді жаратылыстың кенеттен еш себепсіз ессіз күйге түсіп, жылдың көп бөлігін осылай өткізуі мүмкін екенін елестету оңай емес.
Гипобиоздың құпияларының бірі - жануар өз жағдайын өздігінен реттеуге қабілетті. Бұл үшін қоршаған орта температурасының өзгеруі мүлдем қажет емес - Мадагаскардан келген лемурлар қысқы ұйқыға кетеді. Жылына бір рет шұңқыр тауып, подъезді тығындап, дене температурасын +10 градусқа дейін түсіріп, жеті ай бойы ұйықтайды. Ал көшеде бір уақытта бәрі бірдей +30. Кейбір жер тиіндері, мысалы, түркістандықтар да ыстықта қыстай алады. Бұл айналадағы температура емес, ішіндегі зат алмасу: зат алмасу жылдамдығы 60-70% төмендейді.
«Көрдіңіз бе, бұл дененің мүлде басқа күйі», - дейді Зариф. – Дене қызуы себеп емес, салдары ретінде төмендейді. Басқа реттеу механизмі іске қосылды. Ондаған белоктардың қызметтері өзгереді, жасушалар бөлінуін тоқтатады, жалпы алғанда, бірнеше сағат ішінде дене толығымен қалпына келеді. Содан кейін бірнеше сағат ішінде ол қайтадан қалпына келтірілді. Сыртқы әсерлер жоқ.
Отын мен пеш
Қысқы ұйқының ерекшелігі - жануар алдымен суытып, содан кейін сырттан көмексіз жылына алады. Сұрақ қалай?
«Бұл өте қарапайым», - дейді Людмила Крамарова. «Қоңыр майлы тін, сіз естідіңіз бе?
Барлық жылы қанды жануарларда, соның ішінде адамдарда да бұл жұмбақ қоңыр май бар. Оның үстіне, нәрестелерде бұл ересектерге қарағанда әлдеқайда көп. Ұзақ уақыт бойы оның ағзадағы рөлі жалпы түсініксіз болды. Шын мәнінде, кәдімгі май бар, неге қоңыр да?
– Демек, қоңыр май пештің рөлін атқарады екен, – деп түсіндіреді Людмила, – ақ май – тек отын.
Қоңыр май денені 0-ден 15 градусқа дейін жылытуға қабілетті. Содан кейін басқа маталар жұмысқа қосылады. Бірақ біз пешті тапқанымыз оның қалай жұмыс істейтінін түсіндік дегенді білдірмейді.
«Бұл механизмді іске қосатын нәрсе болуы керек», - дейді Зариф. – Бүкіл ағзаның жұмысы өзгеруде, яғни осының бәрін бақылап, іске қосатын белгілі бір орталық бар.
Аристотель қысқы ұйқыны зерттеуді өсиет етті. 2500 жылдан бері ғылым осылай істеп келеді деп айтуға болмайды. Бұл мәселе 50 жыл бұрын ғана қарастырыла бастады. Негізгі сұрақ: денеде күту механизмін не іске қосады? Егер біз оны тапсақ, оның қалай жұмыс істейтінін түсінеміз, ал оның қалай жұмыс істейтінін түсінсек, ұйықтамайтын адамдарда қысқы күйді қалай тудыруды үйренеміз. Ең дұрысы, біз сізбен біргеміз. Бұл ғылымның логикасы. Дегенмен, гипобиозбен қалыпты логика жұмыс істемеді.
Барлығы соңынан басталды. 1952 жылы неміс зерттеушісі Кролл сенсациялық эксперименттің нәтижелерін жариялады. Мысықтар мен иттердің денесіне ұйықтап жатқан хомяк, кірпі және жарқанат миының сығындысын енгізу арқылы ұйықтамайтын жануарлардың гипобиоз жағдайын туғызды. Мәселе неғұрлым мұқият қарастырыла бастағанда, гипобиоз факторы тек мида ғана емес, жалпы қысқы ұйқыдағы жануардың кез келген органында болатыны белгілі болды. Егеуқұйрықтар қан плазмасын, асқазан сығындыларын және тіпті ұйықтап жатқан жер тиіндерінің зәрін енгізсе, мойынсұнғыштықпен қыстайды. Бір стақан гофер зәрінен маймылдар да ұйықтап қалды. Әсер тұрақты түрде қайталанады. Дегенмен, ол белгілі бір затты оқшаулаудың барлық әрекеттерінде қайталанудан үзілді-кесілді бас тартады: несеп немесе қан гипобиозды тудырады, бірақ олардың құрамдас бөліктері бөлек болмайды. Тиіндер де, лемурлар да, жалпы алғанда, қысқы ұйқыға жататындардың ешқайсысының денесінде оларды басқаларынан ерекшелейтін ештеңе табылмады.
Гипобиоз факторын іздеу 50 жыл бойы жүргізілуде, бірақ нәтиже нөлге тең. Қысқы ұйқыға жауапты гендер де, оны тудыратын заттар да табылған жоқ. Бұл жағдайға қай орган жауапты екені белгісіз. Түрлі эксперименттерге бүйрек үсті бездері, гипофиз, гипоталамус және қалқанша безі «күдіктілер» тізіміне енгізілді, бірақ әр жолы олар процестің қатысушылары болып шықты, бірақ оның бастамашылары емес.
Людмила Крамарова: «Бұл лас фракциядағы заттардың барлық спектрінен алыс тиімді екені анық», - дейді. — Жарайды, тек бізде де олар көп болғандықтан. Жер тиіндерімен біздің өмірімізге жауапты мыңдаған ақуыздар мен пептидтер зерттелді. Бірақ олардың ешқайсысы - тікелей, кем дегенде - күту күйімен байланысты емес.
Ұйқыдағы гофердің денесінде тек заттардың концентрациясы өзгеретіні нақты анықталды, бірақ ол жерде жаңа нәрсе пайда болды ма, әлі белгісіз. Ғалымдар ілгерілеген сайын, олар проблема жұмбақ «ұйқы факторында» емес деп ойлауға бейім.
«Сірә, бұл биохимиялық оқиғалардың күрделі тізбегі», - дейді Крамарова. – Мүмкін коктейль әрекет етеді, яғни белгілі бір концентрациядағы заттардың белгілі бір санының қоспасы. Мүмкін бұл каскад шығар. Яғни, бірқатар заттардың дәйекті әсері. Оның үстіне, бұл әркімде бар бұрыннан белгілі белоктар.
Ұйқы күйі белгілі болғандардың барлығымен теңдеу болып шығады. Ол неғұрлым қарапайым болса, соғұрлым оны шешу қиынырақ.
Толық хаос
Табиғат қысқы ұйқыға кету мүмкіндігімен толық тәртіпсіздік жасады. Нәрестелерді сүтпен тамақтандыру, жұмыртқа салу, дене температурасын тұрақты ұстау - бұл қасиеттер эволюциялық ағаштың бұтақтарына ұқыпты ілінеді. Ал гипобиоз бір түрде анық көрінуі мүмкін және сонымен бірге оның ең жақын туысында мүлдем болмауы мүмкін. Мысалы, тиін тұқымдас суырлар мен тиіндер алты ай бойы күзендерінде ұйықтайды. Ал тиіндердің өздері ең қатал қыста да ұйықтауды ойламайды. Бірақ кейбір жарқанаттар (жарқанаттар), жәндік қоректілер (кірпілер), қалталылар мен приматтар (лемурлар) қысқы ұйқыға кетеді. Бірақ олар гоферлердің екінші немере ағалары емес.
Кейбір құстар, бауырымен жорғалаушылар, жәндіктер ұйықтайды. Тұтастай алғанда, табиғаттың басқаларды емес, оларды қандай негізде қысқы ұйықтайтындар ретінде таңдағаны анық емес. Ал ол таңдады ма? Тіпті белгілі бір жағдайларда қысқы күйді мүлдем білмейтін түрлер оның не екенін оңай болжайды. Мысалы, қарақұйрықты дала иті (кеміргіштер тұқымдасы) су мен азықтан айырылып, қараңғы, салқын бөлмеге қойылса, зертханалық жағдайда ұйықтап қалады.
Табиғат логикасы дәл осыған негізделген сияқты: егер түр өмір сүру үшін аштық маусымынан аман өтуі керек болса, оның резервте гипобиозы бар нұсқасы бар.
«Біз жалпы кез келген тіршілік иесіне тән ежелгі реттеу механизмімен айналысып жатқан сияқтымыз», - деп ойлайды Зариф дауыстап. – Бұл бізді парадоксалды ойға жетелейді: гоферлердің ұйықтауы таңқаларлық емес. Бір қызығы, біз өзіміз қысқы ұйықтамаймыз. Бәлкім, егер эволюциядағы барлық нәрсе түзу сызықта, яғни ескілерді сақтай отырып, жаңа қасиеттерді қосу принципі бойынша дамыса, гипобиозға әбден қабілетті болар едік.
Дегенмен, ғалымдардың пікірінше, адам қысқы ұйқыға қатысты мүлдем үмітсіз емес. Аборигендік австралиялықтар, інжу сүңгуірлері, үнді йогилері дененің физиологиялық функцияларын барынша азайта алады. Бұл дағдыға ұзақ жаттығу арқылы қол жеткізсін, бірақ ол қол жеткізіледі! Осы уақытқа дейін бірде-бір ғалым адамды толыққанды қысқы ұйқыға жатқыза алмаған. Наркоз, летаргиялық ұйқы, кома гипобиозға жақын күйлер болып табылады, бірақ олардың негізі басқаша және олар патология ретінде қабылданады.
Жақын арада украиндық дәрігерлер адамды қысқы ұйқыға енгізуге арналған эксперименттерді бастайды. Олар жасаған әдіс екі факторға негізделген: ауадағы көмірқышқыл газының жоғары деңгейі және төмен температура. Мүмкін, бұл эксперименттер ұйқының табиғатын толық түсінуге мүмкіндік бермейді, бірақ кем дегенде гипобиозды толыққанды клиникалық процедураға айналдырады.
Науқасты ұйықтауға жіберді
Қысқы ұйқы кезінде гофер тек суықтан ғана емес, сонымен қатар негізгі гофер ауруларынан: ишемиялардан, инфекциялардан және онкологиялық аурулардан қорықпайды. Обадан оянған мал бір күнде өледі, ұйқылы-ояу күйде ауру жұқтырса, оған мән бермейді. Дәрігерлер үшін үлкен мүмкіндіктер бар. Дәл сол анестезия дене үшін ең жағымды күй емес. Неліктен оны табиғи күту күйімен алмастырмасқа?
Жағдайды елестетіп көріңіз: науқас өмір мен өлім алдында, сағат санайды. Көбінесе бұл сағаттар операция жасауға немесе донор табу үшін жеткіліксіз. Ал қысқы күйде дерлік кез келген ауру баяу қозғалыстағы сияқты дамиды және біз енді сағаттар туралы емес, күндер, тіпті апталар туралы айтып отырмыз. Егер сіз қиялыңызға ерік берсеңіз, үмітсіз науқастардың бір күні оларды емдеуге қажетті құралдар табылар деген үмітпен гипобиоз жағдайына қалай батырылғанын елестете аласыз. Крионикамен айналысатын фирмалар ұқсас нәрсені жасайды, тек олар өлген адамды мұздатады және сұйық азотта он жыл жатқан ағзаны қалпына келтіру қиын.
Күту механизмі әртүрлі ауруларды түсінуге көмектеседі. Мысалы, болгар ғалымы Веселин Денков өзінің «Өмірдің шетінде» кітабында ұйықтап жатқан аюдың биохимиясына назар аударуды ұсынады: «Егер ғалымдар ағзаға түсетін затты (болжам бойынша гормон) таза күйінде ала білсе. аюлардың гипоталамусынан, оның көмегімен қысқы ұйқы кезінде өмірлік процестер реттеледі, содан кейін олар бүйрек ауруынан зардап шегетін адамдарды сәтті емдей алады.
Әзірге дәрігерлер күту режимін пайдалану идеясына өте сақтықпен қарайды. Десе де, толық зерттелмеген құбылыспен күресу қауіпті.