Чому люди не можуть проспати всю зиму, як ведмеді - bbc російська служба
Безліч що мешкають на Землі живих істот - від ведмедів до джмелів - впадає взимку в сплячку. Але людям це не дано, і кореспондент BBC Earth з'ясував, чому.
Багато з нас, людей, відчувають сонливість взимку, однак представники інших видів йдуть далі і впадають в сплячку на цілий сезон.
Миша-соня заривається в землю, щоб згорнутися там в акуратний клубочок, колонії кажанів знаходять усамітнення на горищах або в печерах, ведмеді сплять в своїх барлогах, джмелі ховаються в грунті, а їжаки знаходять укриття в своїх гніздах.
В сплячку впадають тварини всіх видів - від комах і земноводних до птахів і приматів. І, схоже, це йде їм тільки на користь.
Однак хоч ми і можемо взяти додатковий вихідний, коли дні стають коротшими і холодніше, але не в змозі спати протягом тривалих проміжків часу.
Як їм це вдається
Якось це все-таки не дуже справедливо по відношенню до нас, людям. Але для того щоб з'ясувати, чому ми не можемо впадати в сплячку, треба для початку пояснити, для чого це роблять тварини.
Найбільш очевидна причина впасти у сплячку - уберегтися від холоду.
Правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption Ми можемо досхочу поспати, але впасти у сплячку - це, на жаль, не для нас. Бувай?
Сплячка - це тривалий період заціпеніння, торпор (біологічний термін, що позначає глибоку сплячку), під час якого тварина накопичує енергію.
Процеси, що протікають в організмі, сповільнюються, знижується частота дихання і серцебиття, обмін речовин стає менш інтенсивним.
Інтуїтивно тварини відчувають, що в сплячку треба впадати взимку. Умови життя суворі, корми мало.
Тому багато тварин від'їдаються за літо, а потім, поки не настане час прокидатися, існують за рахунок накопичених жирових запасів.
Відповідно, тварини, що впадають в сплячку, частіше зустрічаються в північній півкулі. Велика частина суші в південній півкулі розташовується близько до екватора, тому зими там м'які.
Однак це не універсальне правило.
Правовласник ілюстрації Getty Image caption Єжи не дурні поспати, і вміють це робити не гірше ведмедів
Деякі види, що живуть в умовах теплого клімату, також впадають в сплячку - такі як, наприклад, карликовий лемур (Cheirogaleussibreei) на Мадагаскарі і південноафриканський їжак в Анголі, Зімбабве та інших африканських країнах.
Більш того, період їх сплячки не обмежується холодними місяцями.
Деякі особини залишалися в сплячці під землею протягом 11.4 місяців: практично цілий рік, і це найдовший період сплячки з тих, що спостерігався в дикій природі.
Хто спить, той обідає
На території, де проводилося дослідження, тільки чотири або п'ять місяців в році бувають холодними. "Таким чином, очевидно, існують інші причини [для торпор]", - вважає вона.
Основна причина загибелі дрібних ссавців проста - їх з'їдають
Здається, головна причина полягає в "поведінці" європейських буків. У цих дерев періодично бувають плодовиті роки, в які вони дають небувалий урожай насіння, якими харчуються соні-полчки.
Якимось чином звірята могли передбачати, чи буде рік рясним, а якщо немає, вони так і залишалися під землею.
Існують і інші джерела їжі, проте соням потрібне додаткове кількість насіння бука для виробництва на світло потомства.
Правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption І навіть метелики можуть робити це - а ми ні!
"Вони можуть харчуватися фруктами (наприклад, яблуками), і цього їм достатньо для того щоб підкріпитися, але не для виробництва потомства, і не досить для молоді, щоб набрати достатню кількість жиру, - каже Бібер. - У такі роки вони не розмножуються і збільшують ймовірність власного виживання за рахунок того, що просто залишаються під землею ".
Більш того, Бібер вважає, що у сонь є ще одна причина спати довше в затишних притулках: хижаки.
Залишаючись поза увагою своїх ворогів, соні виключають для себе ймовірність стати здобиччю хижих птахів сімейства соколиних і сов.
"Основна причина загибелі дрібних ссавців проста - їх з'їдають", - говорить Бібер. Сховавшись в землі соня не випускає ніяких запахів - таким чином, її важко знайти.
Величезні білі метелики-капустянки в південній Іспанії роблять щось подібне. Їх лялечки впадають в сплячку на три місяці влітку, це явище відоме як літня сплячка.
Імовірність виживання в стані сплячки близька до 100%
"До недавніх пір люди думали, що тварини впадають в сплячку для економії енергії, захисту від холодної погоди і браку їжі, а зараз ми думаємо, що це швидше за служить засобом порятунку від хижаків", - говорить Томас Руф, який також працює в Університеті ветеринарної медицини у Відні, Австрія.
"Ми знаємо, що ймовірність виживання для тварин, що впадають в сплячку, наближається до 100%".
Спати, щоб вижити
Яка б з причин не була основною, очевидно, що сплячка сильно змінює спосіб життя тварин.
Деякі з сонь, яких вивчали Руф і Байбер, досягали віку 12 років, що є неймовірним для маленьких гризунів (тривалість життя диких мишей рідко перевищує три місяці).
Правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption Білки налаштовуються на сімейний сон
"Завдяки сплячці їм вдається уникати хижаків, - підкреслює Руф. - У цьому стані також важливо забезпечувати підтримку життєздатності власного організму, відновлювати клітини".
"Все що впадають в сплячку тварини зменшують кількість виробленого в рік потомства і збільшують свою тривалість життя, - каже Бібер. - Сплячка уповільнює темп життя".
Це означає, що сплячка може вплинути на функціонування цілих екосистем, змінюючи частоту розмноження тварин, що змушує хижаків шукати іншу здобич.
Однак при тому, що у нас є припущення, як і чому в процесі еволюції розвинулася сплячка, ми не маємо ні найменшого уявлення, коли саме це сталося.
Правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption впадаємо в зимову сплячку динозаври, або вона їм була абсолютно ні до чого?
"У загальному і цілому, немає практично ніяких копалин даних, зате вистачає домислів", - говорить Руф.
Висловлювалися припущення, що динозаври, що жили поруч із Північним Полюсом, могли впадати в сплячку, щоб переживати довгі зими. Однак регулярна сплячка, як правило, залишає сліди в кістках тварин.
Люди в процесі еволюції з'явилися в екваторіальній Африці, глибоко в тропіках
Проте, Бібер говорить, що таким явищам як сплячка і летаргія мільйони років.
Наприклад, у представників всіх трьох основних груп ссавців (клоачние, сумчасті і плацентарні, включаючи людей - Ред.) Розвинулися такі способи існування, а самі ці групи відокремилися десятки мільйонів років тому.
Це дає підстави вважати, що хоча б деякі тварини, від яких відбулися люди, могли впадати в сплячку.
А ми чим гірші?
Схоже, однак, що ми втратили деякі з наших ключових здібностей.
Наприклад, наше серце не може працювати, якщо занадто холодно. Воно стискається, реагуючи на кальцій, і якщо його занадто багато, відбувається зупинка серця.
Правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption Холод не зупиняє серця тварин
Нижче певної температури серце людини не може виводити надлишок кальцію і зупиняється. "Людське серце перестане працювати, якщо його охолодити до 28 градусів за Цельсієм", - говорить Руф.
Серця тварин, що впадають в сплячку, навпаки, можуть продовжувати битися при температурі тіла навіть в 1 градус Цельсія. Руф стверджує, що у них є спеціальні "насоси", що дозволяють виводити кальцій, яких немає у нас.
Однак це піднімає нове питання: чому у людських особин немає цих "насосів"? Ключовим фактором може бути наш спосіб життя.
Процес еволюції людини протікав в екваторіальній Африці, глибоко в тропіках, де запаси їжі постійні. Це означає, що нам не потрібно впадати в сплячку для того, щоб уникнути труднощів життя в суворих умовах.
Ми належимо до числа вищих хижаків, які здатні справлятися з здобиччю значно більші себе
Однак чим більше вчені вивчають тропіки, тим більше вони там знаходять видів тварин, що впадають в сплячку, розповідає Руф.
Це особливо вражає, враховуючи, що лорі - примати, тобто відносяться до тієї ж родини, що люди і мавпи.
До теперішнього часу були відомі тільки три види приматів, що впадають в сплячку, всі вони - лемури з Мадагаскару.
Правовласник ілюстрації AFP Image caption Кажани воліють спати в компанії
Малі лорі мешкають в материковій частині Азії, і це відкриття показує, що сплячка поширена ширше, ніж будь-хто міг очікувати.
Все це означає, що наше тропічне походження знизило можливості для розвитку здібностей до сплячки. Але не виключило її повністю.
Мабуть, так само важливо і те, що ми належимо до числа вищих хижаків, здатних справлятися з здобиччю значно більші себе.
Можливо, у нас ніколи не виникало потреби впадати в сплячку, щоб уникнути такої небезпеки, як хижаки.
Не виключено, ми просто кілька завеликий. В середньому тварина, впадає в сплячку, важить 70 грамів.
Тварини, що впадають в сплячку на півроку, не страждають від втрати м'язової маси або остеопорозу
Існують, втім, виключення з цього правила, найбільш очевидне з них - ведмеді, але вони не впадають в таку глибоку сплячку, як інші тварини.
Зокрема, вони не так сильно знижують температуру тіла, оскільки для того, щоб потім розігрітися, їм буде потрібно занадто багато енергії.
Об'єктивно існує набір чинників, які можуть підштовхнути тварин впадати в сплячку, і у людей не спостерігається жодного з них.
У сплячки можуть бути і свої недоліки. Наприклад, у які впадають в неї тварин зазвичай відсутня імунна система, таким чином, для них існує ризик заразитися інфекцією.
Згадати все
Групи, які впадали в сплячку, мали ослаблену пам'ять і забували все, чому їх навчали.
Однак це не зупиняє дослідників, що вивчають можливість "сконструювати" людську сплячку.
Анестезіолог Роб Хеннінг з Університету Гронінгена в Нідерландах співпрацює з NASA якраз в цьому питанні.
Він каже, що сплячка здатна забезпечити майбутніх астронавтів двома ключовими перевагами.
Правовласник ілюстрації NASA Image caption Астронавт виконує комплекс фізичних вправ на борту МКС. А міг би спати
Вона - теоретично - дозволить скоротити обсяг дорогих припасів, які необхідно брати з собою в космос, а також захистить здоров'я.
"У числі речей, особливо дратівливих астронавтів, - необхідність виконувати фізичні вправи по шість годин на день", - говорить Хеннінг. В іншому випадку їх м'язи і кістки атрофуються.
Але вправи в космосі доставляють мало задоволення через високу - понад 30 градусів - температури і великої кількості вуглекислого газу в повітрі.
Якби астронавти могли впадати в сплячку, їм би не довелося виконувати фізичні вправи. "Тварини, які проводять по півроку в сплячці, не страждають від атрофії м'язів або остеопорозу", - говорить Хеннінг.
Сплячка могла б в буквальному сенсі рятувати життя.
Є дані, що впадають в сплячку істоти захищені від шкоди, яку завдає радіація
"Є дані, що тварини, які впадають в сплячку, захищені від руйнівного впливу радіації, а в космосі це дійсно дуже важливо", - говорить Хеннінг.
На даний момент люди можуть перебувати в безповітряному просторі тільки близько року; якщо людина проводить в космосі більше року, то значно зростає ризик захворіти на рак.
"Якби ми змогли зробити так, щоб люди впадали в сплячку, і забезпечити їм захист, це дозволило б робити куди більш тривалі космічні місії", - говорить Хеннінг.
Це також може допомогти в довгостроковій колонізації космосу. "У реальності в космосі неможливо завести дітей, тому що яйцеклітини і сперма настільки деформуються, що ви ніколи не отримаєте правильного потомства".
"Якщо ми зрозуміємо послідовність нейроендокринної регуляції, одного разу настане час, коли ми зможемо зробити так, щоб людина впала в сплячку, - стверджує Руф. - Ми знаємо, що інші примати, лемури Мадагаскару, наприклад, впадають в сплячку, і, відповідно, у нас є генетична структура для освіти необхідних субстанцій і послідовностей ".
Правовласник ілюстрації NASA Image caption Тривалий сон на орбіті міг би зберегти здоров'я космонавтів
Звичайно, якщо ми змусимо сплячку працювати, то зіткнемося з тими ж недоліками цього явища, що і у тварин - такими, наприклад, як втрата пам'яті.
"Ймовірно, нам вдасться занурити астронавтів у сплячку, але після пробудження вони можуть не згадати, хто вони такі і що повинні робити", - говорить Руф.
Навіть якщо неможливо змусити людину впасти у сплячку, імітація деяких процесів, що відбуваються в такому стані, здатна допомогти впоратися з деякими людськими хворобами.
Коли тварини перебувають в стані сплячки, їх органи здаються хворими: легкі виглядають, як у страждає на астму, а мозок демонструє ознаки хвороби Альцгеймера.
Однак коли вони прокидаються, то дуже швидко відновлюються, і все повертається в нормальний стан.
Можливо, нам вдасться занурити астронавтів у сплячку, але після пробудження вони можуть не згадати, хто вони такі і що повинні робити
Хеннінг порівнює це з тим, якби їм довелося випити 10 банок енергетичного напою - так швидко у них відновлюється здоров'я.
Вони - єдині ссавці, яким вдається цього уникати. З'ясувалося, що живуть в дикій природі вагітні білі ведмедиці переносять шестимісячну сплячку краще, ніж бурі ведмеді.
Можливо, розуміння цього механізму може допомогти нам у вивченні та лікуванні остеопорозу у людей.
Голландська фармацевтична фірма Sulfateq тестує хімічні препарати, "засновані на захисний ефект природного механізму сплячки".
Один з таких препаратів, SUL-121, був протестований як можливий засіб для лікування захворювання, відомого як хронічна обструктивна хвороба легень.
До сих пір цей спосіб лікування або існує лише в теорії, або знаходиться на дуже ранній стадії розробки.
Може трапитися і так, що сплячка виявиться корисною для нас, навіть якщо ми ніколи не навчимося впадати в неї.