शेकडो प्राण्यांच्या प्रजाती हायबरनेट करू शकतात. त्यांच्या जीवांमध्ये चयापचय दर दहापट कमी होतो. ते खाऊ शकत नाहीत आणि श्वास घेता येत नाहीत. ही स्थिती सर्वात मोठ्या वैज्ञानिक रहस्यांपैकी एक आहे. त्याचे निराकरण केल्याने ऑन्कोलॉजीपासून ते अंतराळ उड्डाणापर्यंत अनेक क्षेत्रात प्रगती होऊ शकते. शास्त्रज्ञांना एखाद्या व्यक्तीला हायबरनेट बनवायचे आहे.
“मी एक वर्ष स्वीडनमध्ये काम केले आणि एक वर्ष गोफरांना झोपायला लावू शकलो नाही,” रशियन अकादमी ऑफ सायन्सेस (पुश्चिनो) च्या सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक बायोफिजिक्स संस्थेच्या वरिष्ठ संशोधक ल्युडमिला क्रामारोवा कबूल करतात.
पश्चिमेकडे, प्रयोगशाळेतील प्राण्यांचे हक्क तपशीलवार आहेत - मानवी हक्कांची घोषणा विश्रांती घेत आहे. परंतु हायबरनेशनच्या अभ्यासावर प्रयोग केले जाऊ शकत नाहीत.
- प्रश्न असा आहे की, गोफर हाऊसमध्ये उबदार असल्यास आणि पोटातून अन्न दिले असल्यास त्यांनी का झोपावे? गोफर मूर्ख नसतात. इथे आमच्या प्रयोगशाळेत ते पटकन माझ्यासोबत झोपायचे!
दयाळू ल्युडमिला इव्हानोव्हना टेबलावर तिचे बोट कठोरपणे टॅप करते आणि तिच्या जागी राहणाऱ्या प्रयोगशाळेच्या गोफरबद्दल बोलते. "सुश्या!" तिने दारातून हाक मारली. "पे-पे!" - गोफरला प्रतिसाद दिला, जो सामान्यतः नियंत्रित केला जात नाही. या सुस्याला घरी तीन वर्षात एकदाही झोप लागली नाही. हिवाळ्यात, जेव्हा अपार्टमेंटमध्ये लक्षणीय थंड होते, तेव्हा तो रेडिएटरच्या खाली चढला आणि त्याचे डोके गरम केले. "का?" ल्युडमिला इव्हानोव्हना विचारते. कदाचित हायबरनेशनचे नियामक केंद्र मेंदूमध्ये कुठेतरी आहे? शास्त्रज्ञांना अद्याप माहित नाही. हायबरनेशनचे स्वरूप हे आधुनिक जीवशास्त्रातील प्रमुख कारस्थानांपैकी एक आहे.
तात्पुरता मृत्यू
मायक्रोसॉफ्टचे आभार, आमची भाषा आणखी एक बझवर्ड - हायबरनेशनने समृद्ध झाली आहे. हे त्या मोडचे नाव आहे ज्यामध्ये Windows Vista वीज वापर कमी करण्यासाठी संगणकात प्रवेश करते. मशीन बंद असल्याचे दिसते, परंतु सर्व डेटा एकाच वेळी जतन केला जातो: मी बटण दाबले - आणि सर्वकाही असे कार्य केले की जणू काही घडलेच नाही. सजीवांच्या बाबतीतही असेच घडते. हजारो विविध प्रजाती - आदिम जीवाणू ते प्रगत लेमर्स पर्यंत - तात्पुरते "मृत्यू" करण्यास सक्षम आहेत, ज्याला वैज्ञानिकदृष्ट्या हायबरनेशन किंवा हायपोबायोसिस म्हणतात.
उत्कृष्ट उदाहरण म्हणजे गोफर्स. गोफर्सबद्दल तुम्हाला काय माहिती आहे? गिलहरी कुटुंबातील सामान्य असे उंदीर. ते स्वतःचे मिंक खोदतात, गवत खातात, प्रजनन करतात. जेव्हा हिवाळा येतो तेव्हा गोफर जमिनीखाली जातात. येथेच, वैज्ञानिक दृष्टिकोनातून, सर्वात मनोरंजक गोष्ट घडते. गोफर हायबरनेशन 8 महिन्यांपर्यंत टिकू शकते. पृष्ठभागावर, दंव कधीकधी -50 पर्यंत पोहोचते, भोक -5 पर्यंत खाली गोठते. मग प्राण्यांच्या अंगांचे तापमान -2 आणि अंतर्गत अवयवांचे तापमान -2,9 अंशांपर्यंत खाली येते. तसे, हिवाळ्यात, गोफर फक्त तीन आठवडे सलग झोपतो. मग तो काही तासांसाठी हायबरनेशनमधून बाहेर येतो आणि नंतर पुन्हा झोपी जातो. बायोकेमिकल तपशिलात न जाता, तो लघवी करण्यासाठी आणि ताणण्यासाठी उठतो असे म्हणूया.
एक गोठलेली ग्राउंड गिलहरी संथ गतीमध्ये जगते: त्याच्या हृदयाची गती 200-300 ते 1-4 बीट्स प्रति मिनिटापर्यंत खाली येते, एपिसोडिक श्वास - 5-10 श्वास आणि नंतर तासभर त्यांची अनुपस्थिती. मेंदूला होणारा रक्तपुरवठा सुमारे ९०% कमी होतो. एक सामान्य माणूस या जवळ काहीही टिकू शकत नाही. तो अस्वलासारखा बनूही शकत नाही, ज्याचे तापमान हायबरनेशन दरम्यान थोडेसे कमी होते - 90 ते 37-34 अंशांपर्यंत. हे तीन ते पाच अंश आपल्यासाठी पुरेसे ठरले असते: शरीराने हृदयाचे ठोके, श्वासोच्छवासाची लय राखण्यासाठी आणि शरीराचे सामान्य तापमान आणखी काही तास पुनर्संचयित करण्याच्या अधिकारासाठी लढा दिला असता, परंतु जेव्हा ऊर्जा संसाधने संपतात तेव्हा मृत्यू अटळ असतो.
केसाळ बटाटा
गोफर झोपल्यावर कसा दिसतो हे तुम्हाला माहीत आहे का? इन्स्टिट्यूट ऑफ सेल बायोफिजिक्सचे वरिष्ठ संशोधक झारीफ अमीरखानोव्ह यांना विचारले. “तळघरातील बटाट्यांसारखे. कडक आणि थंड. फक्त केसाळ.
दरम्यान, गोफर गोफरसारखा दिसतो - तो आनंदाने बिया चाळतो. कल्पना करणे सोपे नाही की हा आनंदी प्राणी अचानक विनाकारण मूर्खपणात पडू शकतो आणि वर्षाचा बराचसा काळ असाच घालवू शकतो आणि नंतर पुन्हा, कोणत्याही कारणाशिवाय, या मूर्खपणापासून "पडून" जाऊ शकतो.
हायपोबायोसिसचे एक रहस्य हे आहे की प्राणी स्वतःच्या स्थितीचे नियमन करण्यास सक्षम आहे. यासाठी सभोवतालच्या तापमानात बदल करणे अजिबात आवश्यक नाही - मादागास्करमधील लेमर हायबरनेशनमध्ये येतात. वर्षातून एकदा, त्यांना एक पोकळी सापडते, प्रवेशद्वार प्लग करतात आणि सात महिने झोपतात, त्यांच्या शरीराचे तापमान +10 अंश कमी करतात. आणि रस्त्यावर एकाच वेळी सर्व समान +30. काही ग्राउंड गिलहरी, उदाहरणार्थ, तुर्कस्तान, देखील उष्णतेमध्ये हायबरनेट करू शकतात. आजूबाजूचे तापमान इतके नाही, परंतु आत चयापचय आहे: चयापचय दर 60-70% ने कमी होतो.
झरीफ म्हणतात, “तुम्ही पहा, ही शरीराची पूर्णपणे वेगळी अवस्था आहे. - शरीराचे तापमान एक कारण म्हणून नाही तर परिणाम म्हणून कमी होते. दुसरी नियामक यंत्रणा सक्रिय झाली आहे. डझनभर प्रथिनांची कार्ये बदलतात, पेशींचे विभाजन थांबते, सर्वसाधारणपणे, काही तासांत शरीर पूर्णपणे पुनर्निर्मित होते. आणि मग त्याच काही तासांत ते पुन्हा तयार केले जाते. बाहेरचा प्रभाव नाही.
सरपण आणि स्टोव्ह
हायबरनेशनची विशिष्टता म्हणजे प्राणी प्रथम थंड होऊ शकतो आणि नंतर बाहेरील मदतीशिवाय उबदार होऊ शकतो. प्रश्न आहे कसा?
“हे अगदी सोपे आहे,” ल्युडमिला क्रमारोवा म्हणते. “ब्राऊन ऍडिपोज टिश्यू, तुम्ही ऐकले आहे का?
मानवांसह सर्व उबदार रक्ताच्या प्राण्यांमध्ये ही रहस्यमय तपकिरी चरबी असते. शिवाय, लहान मुलांमध्ये ते प्रौढांपेक्षा बरेच जास्त असते. बर्याच काळापासून, शरीरात त्याची भूमिका सामान्यतः समजण्यासारखी नव्हती. खरं तर, सामान्य चरबी आहे, का तपकिरी देखील?
- तर, असे दिसून आले की तपकिरी चरबी स्टोव्हची भूमिका बजावते, - ल्युडमिला स्पष्ट करते - आणि पांढरी चरबी फक्त सरपण आहे.
तपकिरी चरबी शरीराला 0 ते 15 अंशांपर्यंत गरम करण्यास सक्षम आहे. आणि मग इतर फॅब्रिक्स कामात समाविष्ट केले जातात. परंतु आम्हाला स्टोव्ह सापडला याचा अर्थ असा नाही की आम्ही ते कसे कार्य करावे हे शोधून काढले आहे.
"असे काहीतरी असावे जे ही यंत्रणा चालू करेल," झरीफ म्हणतात. - संपूर्ण जीवाचे कार्य बदलत आहे, याचा अर्थ असा की एक विशिष्ट केंद्र आहे जे हे सर्व नियंत्रित करते आणि लॉन्च करते.
अॅरिस्टॉटलने हायबरनेशनचा अभ्यास करण्याचे वचन दिले. 2500 वर्षांपासून विज्ञान हेच करत आहे असे म्हणता येणार नाही. गंभीरपणे या समस्येचा विचार 50 वर्षांपूर्वीच केला जाऊ लागला. मुख्य प्रश्न असा आहे: शरीरात हायबरनेशन यंत्रणा कशामुळे ट्रिगर होते? जर आम्हाला ते सापडले, तर ते कसे कार्य करते ते आम्हाला समजेल आणि ते कसे कार्य करते हे आम्हाला समजले, तर आम्ही नॉन-स्लीपरमध्ये हायबरनेशन कसे प्रेरित करावे हे शिकू. तद्वतच आम्ही तुमच्यासोबत आहोत. हे विज्ञानाचे तर्क आहे. तथापि, हायपोबायोसिससह, सामान्य तर्क कार्य करत नाही.
हे सर्व शेवटपासून सुरू झाले. 1952 मध्ये, जर्मन संशोधक क्रॉल यांनी एका खळबळजनक प्रयोगाचे परिणाम प्रकाशित केले. झोपलेल्या हॅमस्टर, हेजहॉग्ज आणि वटवाघळांच्या मेंदूचा अर्क मांजरी आणि कुत्र्यांच्या शरीरात आणून, त्याने झोपेत नसलेल्या प्राण्यांमध्ये हायपोबायोसिसची स्थिती निर्माण केली. जेव्हा समस्या अधिक बारकाईने हाताळली जाऊ लागली, तेव्हा असे दिसून आले की हायपोबायोसिस घटक केवळ मेंदूमध्येच नाही तर सामान्यत: हायबरनेटिंग प्राण्यांच्या कोणत्याही अवयवामध्ये असतो. उंदीर आज्ञाधारकपणे हायबरनेशन करतात जर त्यांना रक्ताचा प्लाझ्मा, पोटातील अर्क आणि झोपलेल्या ग्राउंड गिलहरींचे मूत्र देखील टोचले गेले. गोफर मूत्राच्या ग्लासमधून, माकडे देखील झोपी गेली. प्रभाव सातत्याने पुनरुत्पादित केला जातो. तथापि, ते विशिष्ट पदार्थ वेगळे करण्याच्या सर्व प्रयत्नांमध्ये पुनरुत्पादन करण्यास स्पष्टपणे नकार देते: मूत्र किंवा रक्त हायपोबायोसिसचे कारण बनते, परंतु त्यांचे घटक स्वतंत्रपणे करत नाहीत. ग्राउंड गिलहरी, लेमर किंवा सर्वसाधारणपणे, शरीरातील कोणत्याही हायबरनेटर्समध्ये असे काहीही आढळले नाही जे त्यांना इतर सर्वांपेक्षा वेगळे करेल.
हायपोबायोसिस फॅक्टरचा शोध 50 वर्षांपासून सुरू आहे, परंतु परिणाम जवळजवळ शून्य आहे. हायबरनेशनसाठी जबाबदार जीन्स किंवा त्याला कारणीभूत असलेले पदार्थ सापडले नाहीत. या स्थितीसाठी कोणता अवयव जबाबदार आहे हे स्पष्ट नाही. विविध प्रयोगांमध्ये अधिवृक्क ग्रंथी, आणि पिट्यूटरी ग्रंथी, आणि हायपोथालेमस आणि थायरॉईड ग्रंथी "संशयित" च्या यादीत समाविष्ट आहेत, परंतु प्रत्येक वेळी असे दिसून आले की ते केवळ प्रक्रियेत सहभागी होते, परंतु त्याचे आरंभकर्ते नाहीत.
"हे स्पष्ट आहे की या घाणेरड्या अंशामध्ये असलेल्या पदार्थांच्या संपूर्ण श्रेणीपासून फारच प्रभावी आहे," ल्युडमिला क्रमारोवा म्हणतात. - बरं, जर फक्त ते आमच्याकडे आहेत म्हणून. ग्राउंड गिलहरीसह आपल्या जीवनासाठी जबाबदार हजारो प्रथिने आणि पेप्टाइड्सचा अभ्यास केला गेला आहे. परंतु त्यापैकी काहीही - थेट, किमान - हायबरनेशनशी जोडलेले नाही.
हे तंतोतंत स्थापित केले गेले आहे की झोपलेल्या गोफरच्या शरीरात केवळ पदार्थांची एकाग्रता बदलते, परंतु तेथे काहीतरी नवीन तयार होते की नाही हे अद्याप अज्ञात आहे. शास्त्रज्ञ जितके पुढे जातील, तितकेच त्यांचा असा विचार होईल की समस्या ही अनाकलनीय "झोपेचा घटक" नाही.
"बहुधा, हा जैवरासायनिक घटनांचा एक जटिल क्रम आहे," क्रमारोवा म्हणतात. - कदाचित कॉकटेल कार्य करत आहे, म्हणजे एका विशिष्ट एकाग्रतेमध्ये विशिष्ट संख्येतील पदार्थांचे मिश्रण. कदाचित तो एक कॅसकेड आहे. म्हणजेच अनेक पदार्थांचा सातत्यपूर्ण प्रभाव. शिवाय, बहुधा, ही प्रदीर्घ प्रथिने आहेत जी प्रत्येकाकडे असतात.
हे निष्पन्न झाले की हायबरनेशन हे सर्व ज्ञात असलेले समीकरण आहे. ते जितके सोपे आहे तितके सोडवणे अधिक कठीण आहे.
पूर्ण गोंधळ
हायबरनेट करण्याच्या क्षमतेसह, निसर्गाने संपूर्ण गोंधळ केला. बाळांना दूध पाजणे, अंडी घालणे, शरीराचे तापमान स्थिर राखणे - हे गुण उत्क्रांतीच्या झाडाच्या फांद्यांवर सुबकपणे टांगलेले आहेत. आणि हायपोबायोसिस एका प्रजातीमध्ये स्पष्टपणे प्रकट होऊ शकते आणि त्याच वेळी त्याच्या जवळच्या नातेवाईकामध्ये पूर्णपणे अनुपस्थित असू शकते. उदाहरणार्थ, गिलहरी कुटुंबातील मार्मोट्स आणि ग्राउंड गिलहरी सहा महिने त्यांच्या मिंकमध्ये झोपतात. आणि गिलहरी स्वतःच सर्वात तीव्र हिवाळ्यातही झोपी जाण्याचा विचार करत नाहीत. पण काही वटवाघुळ (वटवाघुळ), कीटकभक्षी (हेजहॉग), मार्सुपियल आणि प्राइमेट्स (लेमर्स) सुप्तावस्थेत येतात. परंतु ते गोफरचे दुसरे चुलत भाऊही नाहीत.
काही पक्षी, सरपटणारे प्राणी, कीटक झोपतात. सर्वसाधारणपणे, निसर्गाने त्यांना कोणत्या आधारावर हायबरनेटर्स म्हणून निवडले आणि इतरांना नाही हे स्पष्ट नाही. आणि तिने निवडले? अगदी त्या प्रजाती ज्या हायबरनेशनशी अजिबात परिचित नाहीत, विशिष्ट परिस्थितीत, ते काय आहे ते सहजपणे अंदाज लावतात. उदाहरणार्थ, काळ्या शेपटीचा प्रेयरी कुत्रा (उंदीरांचे कुटुंब) पाणी आणि अन्नापासून वंचित राहिल्यास आणि गडद, थंड खोलीत ठेवल्यास प्रयोगशाळेच्या सेटिंगमध्ये झोपी जातो.
असे दिसते की निसर्गाचे तर्क तंतोतंत यावर आधारित आहे: जर एखाद्या प्रजातीला जगण्यासाठी उपासमारीच्या हंगामात टिकून राहण्याची गरज असेल, तर तिच्याकडे राखीव असलेल्या हायपोबायोसिसचा पर्याय आहे.
"असे दिसते की आपण एका प्राचीन नियामक यंत्रणेशी व्यवहार करत आहोत, जी सर्वसाधारणपणे कोणत्याही सजीव प्राण्यात अंतर्भूत आहे," झरीफ मोठ्याने विचार करतात. - आणि हे आपल्याला विरोधाभासी विचाराकडे घेऊन जाते: गोफर झोपतात हे विचित्र नाही. विचित्र गोष्ट अशी आहे की आपण स्वतः हायबरनेट करत नाही. उत्क्रांतीमधील प्रत्येक गोष्ट सरळ रेषेत विकसित झाली, म्हणजेच जुने गुण टिकवून ठेवत नवीन गुण जोडण्याच्या तत्त्वानुसार आपण हायपोबायोसिस करण्यास सक्षम असू.
तथापि, शास्त्रज्ञांच्या मते, हायबरनेशनच्या संबंधात एखादी व्यक्ती पूर्णपणे हताश नसते. ऑस्ट्रेलियन आदिवासी, पर्ल डायव्हर्स, भारतीय योगी शरीरातील शारीरिक कार्ये कमी करू शकतात. हे कौशल्य प्रदीर्घ प्रशिक्षणाने प्राप्त होऊ द्या, पण ते साध्य झाले! आतापर्यंत, कोणताही शास्त्रज्ञ एखाद्या व्यक्तीला पूर्ण हायबरनेशनमध्ये ठेवू शकला नाही. नार्कोसिस, सुस्त झोप, कोमा ही हायपोबायोसिसच्या जवळची अवस्था आहेत, परंतु त्यांचा आधार वेगळा आहे आणि त्यांना पॅथॉलॉजी म्हणून समजले जाते.
एखाद्या व्यक्तीला हायबरनेशनमध्ये आणण्याचे प्रयोग लवकरच युक्रेनियन डॉक्टर सुरू करतील. त्यांनी विकसित केलेली पद्धत दोन घटकांवर आधारित आहे: हवेतील कार्बन डायऑक्साइडची उच्च पातळी आणि कमी तापमान. कदाचित हे प्रयोग आपल्याला हायबरनेशनचे स्वरूप पूर्णपणे समजून घेण्यास अनुमती देणार नाहीत, परंतु कमीतकमी हायपोबायोसिसला संपूर्ण क्लिनिकल प्रक्रियेत बदलू देतील.
रुग्णाला झोपायला पाठवले
हायबरनेशनच्या वेळी, गोफर केवळ सर्दीपासूनच घाबरत नाही तर मुख्य गोफर आजारांपासून देखील घाबरत नाही: इस्केमिया, संक्रमण आणि ऑन्कोलॉजिकल रोग. प्लेगमुळे, जागृत प्राणी एका दिवसात मरण पावतो, आणि जर त्याला झोपेच्या अवस्थेत संसर्ग झाला तर त्याची पर्वा नाही. डॉक्टरांसाठी मोठ्या संधी आहेत. समान ऍनेस्थेसिया शरीरासाठी सर्वात आनंददायी स्थिती नाही. ते अधिक नैसर्गिक हायबरनेशनसह का बदलू नये?
परिस्थितीची कल्पना करा: रुग्ण जीवन आणि मृत्यूच्या मार्गावर आहे, घड्याळ मोजते. आणि अनेकदा हे तास ऑपरेशन करण्यासाठी किंवा दाता शोधण्यासाठी पुरेसे नसतात. आणि हायबरनेशनमध्ये, जवळजवळ कोणताही रोग मंद गतीप्रमाणे विकसित होतो आणि आपण यापुढे तासांबद्दल बोलत नाही, परंतु दिवस किंवा अगदी आठवड्यांबद्दल बोलत आहोत. जर तुम्ही तुमच्या कल्पनेला मोकळेपणाने लगाम घातला, तर कधीतरी त्यांच्या उपचारासाठी आवश्यक साधनं सापडतील या आशेने हताश रूग्ण हायपोबायोसिसच्या अवस्थेत किती बुडून जातात याची तुम्ही कल्पना करू शकता. क्रायोनिक्समध्ये गुंतलेल्या कंपन्या असेच काहीतरी करतात, फक्त ते आधीच मृत व्यक्तीला गोठवतात आणि द्रव नायट्रोजनमध्ये दहा वर्षांपासून पडलेल्या जीवाला पुनर्संचयित करणे फारसे वास्तववादी नाही.
हायबरनेशनची यंत्रणा विविध आजार समजून घेण्यास मदत करू शकते. उदाहरणार्थ, बल्गेरियन शास्त्रज्ञ वेसेलिन डेन्कोव्ह त्यांच्या “ऑन द एज ऑफ लाइफ” या पुस्तकात झोपलेल्या अस्वलाच्या बायोकेमिस्ट्रीकडे लक्ष देण्यास सुचवतात: “जर शास्त्रज्ञ त्याच्या शुद्ध स्वरूपात शरीरात प्रवेश करणारे पदार्थ (संभाव्यतः हार्मोन) मिळवू शकतील. अस्वलांच्या हायपोथालेमसपासून, ज्याच्या मदतीने हायबरनेशन दरम्यान जीवन प्रक्रिया नियंत्रित केल्या जातात, नंतर ते मूत्रपिंडाच्या आजाराने ग्रस्त लोकांवर यशस्वीरित्या उपचार करण्यास सक्षम असतील.
आतापर्यंत, डॉक्टर हायबरनेशन वापरण्याच्या कल्पनेबद्दल खूप सावध आहेत. तरीही, पूर्णपणे न समजलेल्या घटनेला सामोरे जाणे धोकादायक आहे.