Зима – это испытание для всех животных. Холодно, дни короткие, всё покрыто снегом, и найти еду становится всё сложнее. Но животные не сдаются. У них есть три главных стратегии выживания:
- Одни виды животных продолжают бодрствовать и охотиться на протяжении всей зимы. Серые волки, например, обираются в стаи, чтобы эффективнее добывать пищу. А куницы, благодаря густому теплому меху, не боятся ни снега, ни мороза и охотятся на грызунов даже под толстым слоем снега.
- Другие животные предпочитают не бороться с холодом, а просто переместиться туда, где теплее. Лебеди, ласточки, скворцы – все они осенью отправляются в тёплые края, и весной возвращаются обратно.
- А есть и такие животные, которые решили, что лучше всего зиму переждать, спрятавшись в уютном местечке и погрузившись в глубокий сон. Это и есть спячка, или, как её ещё называют, зимняя спячка (гибернация). Медведи, ежи, сурки – все они зимой впадают в спячку.
Какие виды спячки бывают
Зимняя спячка – это не единственный вид спячки, который используют животные. В зависимости от условий окружающей среды и нужд организма, животные могут впадать в разные состояния, которые помогают им сэкономить энергию и пережить трудные времена:
- Торпор – это состояние сна, близкое к смерти, которое длится всего несколько часов. Например, птички колибри с невероятно быстрым метаболизмом, каждую ночь впадают в торпор, чтобы не умереть от голода. Днём колибри вынуждены есть каждые 10 минут, чтобы обеспечить себя необходимой энергией. Это как если бы человек потреблял в день 155 000 калорий. Ночью же, когда нет возможности добывать пищу, колибри снижают температуру тела и замедляют метаболизм, чтобы пережить ночь.
- Эстивация – это спячка, которая происходит в жаркие и засушливые периоды. Например, некоторые виды лягушек, живущие в пустынях, зарываются в почву и покрываются слизью, чтобы уменьшить потерю влаги. В таком состоянии они могут провести несколько месяцев, пока не наступят дожди.
- Брумация – это вариант гибернации, распространенный среди рептилий. В отличие от млекопитающих и птиц, рептилии не могут поддерживать постоянную температуру тела и зависят от тепла окружающей среды. Когда температура падает, рептилии становятся вялыми и малоподвижными.
Некоторые рептилии, например, змеи, во время брумации прячутся в норы или другие укрытия. А вот лесные лягушки могут промерзать практически насквозь. Благодаря специальным веществам в крови, которые действуют как антифриз, ледяные кристаллы не повреждают их клетки, и весной лягушки оттаивают и возвращаются к активной жизни.
Зимняя спячка у млекопитающих
Зимняя спячка у млекопитающих – это более сложный и длительный процесс, чем торпор, эстивация или брумация. Она запускается не только изменением температуры, но и сокращением светового дня, а также уменьшением количества пищи.
Учёные считают, что за спячку отвечает специальный отдел мозга – гипоталамус. Он контролирует множество функций организма, например, аппетит, метаболизм, температуру тела, сердцебиение, дыхание и сон.
Перед спячкой животные активно накапливают жир, но не обычный, а бурый. Бурый жир содержит много митохондрий – органелл, которые выполняют основную функцию по обеспечению клеток энергией. Благодаря этому кетки бурого жира очень эффективно сжигают калории и выделяет тепло, поддерживая температуру тела животного во время спячки.
Интересно, что спячка – это не беспрерывный сон. Животные периодически просыпаются, чтобы… ну, например, почесаться, поменять позу или просто проверить, не наступила ли весна :)) Учёные до сих пор не знают точно, зачем животным нужны эти пробуждения, но предполагают, что они могут быть связаны с работой иммунной системы.
Могут ли впадать в спячку люди?
Раз уж так много животных умеют впадать в спячку, почему бы и нам не попробовать? Было бы классно проспать всю зиму, не тратить деньги на отопление, не чистить снег, не болеть гриппом...
Но, увы, люди впадать в спячку не умеют. Почему? Учёные считают, что это связано с тем, что наши предки эволюционировали в тёплом климате Африки, где в гибернации не было необходимости. Кроме того, спячка может негативно влиять на работу мозга. Например, у медведей после спячки наблюдается снижение когнитивных функций. А для человека, который полагается на свой интеллект, это, конечно, неприемлемо.
Впрочем, есть предположение, что некоторые древние непрямые предки, но близкие родственники человека, жившие в более холодном климате, все же могли впадать в спячку. Это значит, что генетическая программа спячки может быть где-то скрыта в нашем коде ДНК. И может быть, когда-нибудь учёные найдут её и научатся активировать.
Искусственная гибернация
А вот вводить человека в состояние искусственной спячки – это вполне реальная научная задача. Учёные уже давно изучают спячку у животных, чтобы понять, как она работает и как её можно использовать для человека. Какие возможности открыла бы гибернация?
Искусственная спячка может стать прорывом в медицине. Она позволит замедлить метаболизм пациента и «выиграть время» для лечения тяжёлых травм, ожогов и других опасных состояний.
Кроме того, некоторые исследования показывают, что спячка может замедлять процессы старения. Возможно, в будущем люди смогут периодически впадать в спячку, чтобы продлить свою жизнь.
А ещё, спячка – это отличное решение для межпланетных миссий. Астронавты погружаются в гибернацию на время долгого перелёта, а просыпаются уже у цели. Это позволит намного сэкономить ресурсы, уменьшить психологическую нагрузку на экипаж и сделать возможными путешествия к другим планетам.
Ученые NASA уже несколько лет изучают возможность гибернации для астронавтов и пытаются найти способы безопасно снизить температуру тела человека и замедлить его метаболизм на длительное время. Но это не единственные трудности, которые предстоит решить. Надо еще найти решение с обеспечением человека питательными веществами во время спячки. Ведь он не может есть, но всё равно нуждается в энергии.
Спячка ослабляет иммунную систему, делая организм более уязвимым для инфекций. Как защитить человека от болезней во время спячки? И в конце концов, как быть с продуктами жизнедеятельности организма?
Учёные ищут решения этих проблем. Например, рассматривается возможность использования специальных питательных растворов, которые будут вводиться в организм человека во время спячки. Также разрабатываются методы стимуляции иммунной системы и очистки организма от вредных отходов, образующихся в процессе жизнедеятельности.
Краткий пересказ от нейросети