Множество обитающих на Земле живых существ — от медведей до шмелей — впадает зимой в спячку. Но людям это не дано, и корреспондент
BBC Earth выяснил, почему.
Многие из нас, людей, испытывают сонливость зимой, однако представители других видов идут дальше и впадают в спячку на целый сезон.
Мышь-соня зарывается в землю, чтобы свернуться там в аккуратный клубочек, колонии летучих мышей находят уединение на чердаках или в пещерах, медведи спят в своих берлогах, шмели прячутся в почве, а ежи находят укрытие в своих гнездах.
В спячку впадают животные всех видов — от насекомых и земноводных до птиц и приматов. И, похоже, это идет им только на пользу.
Однако хоть мы и можем взять дополнительный выходной, когда дни становятся короче и холоднее, но не в состоянии спать на протяжении длительных промежутков времени.
Как им это удается
Как-то это все же не очень справедливо по отношению к нам, людям. Но для того чтобы выяснить, почему мы не можем впадать в спячку, надо для начала объяснить, для чего это делают животные.
Самая очевидная причина впасть в спячку – уберечься от холода.
Спячка — это продолжительный период оцепенения, торпора (биологический термин, обозначающий глубокую спячку), во время которого животное накапливает энергию.
Процессы, протекающие в организме, замедляются, снижается частота дыхания и сердцебиения, обмен веществ становится менее интенсивным.
Интуитивно животные чувствуют, что в спячку надо впадать зимой. Условия жизни суровые, корма мало.
Поэтому многие животные отъедаются за лето, а затем, пока не настанет время просыпаться, существуют за счет накопленных жировых запасов.
Соответственно, животные, впадающие в спячку, чаще встречаются в северном полушарии. Большая часть суши в южном полушарии располагается близко к экватору, поэтому зимы там мягкие.
Однако это не универсальное правило.
Некоторые виды, живущие в условиях теплого климата, также впадают в спячку — такие как, например, карликовый лемур (Cheirogaleus sibreei) на Мадагаскаре и южноафриканский еж в Анголе, Зимбабве и других африканских странах.
Более того, период их спячки не ограничивается холодными месяцами.
В ходе исследования сонь-полчков, проводившегося в 2015 году, выяснилось, что их спячка продолжается даже после окончания холодов.
Некоторые особи оставались в спячке под землей на протяжении 11.4 месяцев: практически целый год, и это самый длинный период спячки из тех, что наблюдался в дикой природе.
Это — «необыкновенно долгое отсутствие», говорит соавтор исследования Клаудия Бибер, сотрудница Университета ветеринарной медицины в Вене, Австрия.
Кто спит, тот обедает
На территории, где проводилось исследование, только четыре или пять месяцев в году бывают холодными. «Таким образом, очевидно, существуют иные причины [для торпора]», — полагает она.
Основная причина гибели мелких млекопитающих проста – их съедают
Кажется, главная причина заключается в «поведении» европейских буков. У этих деревьев периодически бывают плодовитые годы, в которые они дают небывалый урожай семян, которыми питаются сони-полчки.
Каким-то образом зверьки могли предугадывать, будет ли год изобильным, а если нет, они так и оставались под землей.
Существуют и другие источники пищи, однако соням требуется дополнительное количество семян бука для производства на свет потомства.
«Они могут питаться фруктами (например, яблоками), и этого им достаточно для того чтобы подкрепиться, но не для производства потомства, и не достаточно для молоди, чтобы набрать достаточное количество жира, — говорит Бибер. — В такие годы они не размножаются и увеличивают вероятность собственного выживания за счет того, что просто остаются под землей».
Более того, Бибер считает, что у сонь есть еще одна причина спать подольше в укромных убежищах: хищники.
Оставаясь вне поля зрения своих врагов, сони исключают для себя вероятность стать добычей хищных птиц семейства соколиных и сов.
«Основная причина гибели мелких млекопитающих проста – их съедают», — говорит Бибер. Спрятавшаяся в земле соня не испускает никаких запахов — таким образом, ее трудно найти.
Огромные белые бабочки-капустницы в южной Испании делают нечто подобное. Их куколки впадают в спячку на три месяца летом, это явление известно как летняя спячка.
Вероятность выживания в состоянии спячки близка к 100%
В ходе проводившегося в 2014 году исследования установлено, что это помогает им укрываться от ос, которые в противном случае будут паразитировать на их кладках яиц.
«До недавних пор люди думали, что животные впадают в спячку для экономии энергии, защиты от холодной погоды и нехватки пищи, а сейчас мы думаем, что это скорее служит средством спасения от хищников», — говорит Томас Руф, который также работает в Университете ветеринарной медицины в Вене, Австрия.
«Мы знаем, что вероятность выживания для животных, впадающих в спячку, приближается к 100%».
Спать, чтобы выжить
Какая бы из причин не являлась основной, очевидно, что спячка сильно меняет образ жизни животных.
Некоторые из сонь, которых изучали Руф и Байбер, достигали возраста 12 лет, что является невероятным для маленьких грызунов (продолжительность жизни диких мышей редко превышает три месяца).
«Благодаря спячке им удается избегать хищников, — подчеркивает Руф. – В этом состоянии также важно обеспечивать поддержание жизнеспособности собственного организма, восстанавливать клетки».
В 2011 году проводилось исследование, в ходе которого команда ученых установила, что впадающие в спячку животные живут менее интенсивно, накапливают запасы веществ и свойств, необходимых для выживания, и дольше остаются в живых, чем не впадающие в сезонную спячку виды.
«Все впадающие в спячку животные уменьшают количество производимого в год потомства и увеличивают свою продолжительность жизни, — говорит Бибер. — Спячка замедляет темп жизни».
Это означает, что спячка может оказать влияние на функционирование целых экосистем, изменяя частоту размножения животных, что заставляет хищников искать другую добычу.
Однако при том, что у нас есть предположения, как и почему в процессе эволюции развилась спячка, мы не имеем ни малейшего представления, когда именно это произошло.
«В общем и целом, нет практически никаких ископаемых данных, зато хватает домыслов», — говорит Руф.
Высказывались предположения, что динозавры, жившие рядом с Северным Полюсом, могли впадать в спячку, чтобы переживать долгие зимы. Однако регулярная спячка, как правило, оставляет следы в костях животных.
Во время исследований в 2011 году окаменелых останков динозавров не удалось обнаружить подобного.
Люди в процессе эволюции появились в экваториальной Африке, глубоко в тропиках
Тем не менее, Бибер говорит, что таким явлениям как спячка и летаргия миллионы лет.
Например, у представителей всех трех основных групп млекопитающих (клоачные, сумчатые и плацентарные, включая людей – Ред.) развились такие способы существования, а сами эти группы обособились десятки миллионов лет назад.
Это дает основания полагать, что хотя бы некоторые животные, от которых произошли люди, могли впадать в спячку.
А мы чем хуже?
Похоже, однако, что мы утратили некоторые из наших ключевых способностей.
Например, наше сердце не может работать, если слишком холодно. Оно сжимается, реагируя на кальций, и если его слишком много, происходит остановка сердца.
Ниже определенной температуры сердце человека не может выводить избыток кальция и останавливается. «Человеческое сердце перестанет работать, если его охладить до 28 градусов по Цельсию», — говорит Руф.
Сердца животных, впадающих в спячку, наоборот, могут продолжать биться при температуре тела даже в 1 градус Цельсия. Руф утверждает, что у них есть специальные «насосы», позволяющие выводить кальций, которых нет у нас.
Однако это поднимает новый вопрос: почему у человеческих особей нет этих «насосов»? Ключевым фактором может быть наш образ жизни.
Процесс эволюции человека протекал в экваториальной Африке, глубоко в тропиках, где запасы еды постоянны. Это означает, что нам не требовалось впадать в спячку для того, чтобы избежать тягот жизни в суровых условиях.
Мы относимся к числу высших хищников, которые способны справляться с добычей значительно крупнее себя
Однако чем больше ученые изучают тропики, тем больше они там находят видов животных, впадающих в спячку, рассказывает Руф.
Он открыл, что малый лори может впадать в спячку на периоды до 63 часов между декабрем и февралем.
Это особенно поразительно, учитывая, что лори — приматы, то есть относятся к тому же семейству, что люди и обезьяны.
До настоящего времени были известны только три вида приматов, впадающих в спячку, все они — лемуры с Мадагаскара.
Малые лори живут в материковой части Азии, и это открытие показывает, что спячка распространена шире, чем кто-либо мог ожидать.
Все это означает, что наше тропическое происхождение снизило возможности для развития способностей к спячке. Но не исключило ее полностью.
Видимо, столь же важно и то, что мы относимся к числу высших хищников, способных справляться с добычей значительно крупнее себя.
Возможно, у нас никогда не возникало надобности впадать в спячку, чтобы избежать такой опасности, как хищники.
Не исключено, мы просто несколько крупноваты. В среднем животное, впадающее в спячку, весит 70 граммов.
Животные, впадающие в спячку на полгода, не страдают от потери мышечной массы или остеопороза
Существуют, впрочем, исключения из этого правила, наиболее очевидное из них — медведи, но они не впадают в такую глубокую спячку, как другие животные.
В частности, они не так сильно понижают температуру тела, поскольку для того, чтобы потом разогреться, им потребуется слишком много энергии.
Объективно существует набор факторов, которые могут подтолкнуть животных впадать в спячку, и у людей не наблюдается ни одного из них.
У спячки могут быть и свои недостатки. Например, у впадающих в нее животных обычно отсутствует иммунная система, таким образом, для них существует риск заразиться инфекцией.
Вспомнить все
Как представляется, спячка также влияет на память. В 2001 году Ева Миллеси, сотрудница Университета Вены учила группы бурундуков (Spermophilus citellus) проходить лабиринт.
Группы, которые впадали в спячку, имели ослабленную память и забывали все, чему их учили.
Однако это не останавливает исследователей, изучающих возможность «сконструировать» человеческую спячку.
Анестезиолог Роб Хеннинг из Университета Гронингена в Нидерландах сотрудничает с NASA как раз в этом вопросе.
Он говорит, что спячка способна обеспечить будущих астронавтов двумя ключевыми преимуществами.
Она – теоретически — позволит сократить объем дорогостоящих припасов, которые необходимо брать с собой в космос, а также защитит здоровье.
«В числе вещей, особенно раздражающих астронавтов, — необходимость выполнять физические упражнения по шесть часов в день», — говорит Хеннинг. В противном случае их мышцы и кости атрофируются.
Но упражнения в космосе доставляют мало удовольствия из-за высокой – более 30 градусов – температуры и обилия углекислого газа в воздухе.
Если бы астронавты могли впадать в спячку, им бы не пришлось выполнять физические упражнения. «Животные, проводящие по полгода в спячке, не страдают от атрофии мышц или остеопороза», — говорит Хеннинг.
Спячка могла бы в буквальном смысле спасать жизни.
Есть данные, что впадающие в спячку существа защищены от вреда, который наносит радиация
«Есть данные, что животные, впадающие в спячку, защищены от разрушительного воздействия радиации, а в космосе это действительно очень важно», — говорит Хеннинг.
В настоящий момент люди могут находиться в безвоздушном пространстве только около года; если человек проводит в космосе больше года, то значительно возрастает риск заболеть раком.
«Если бы мы смогли сделать так, чтобы люди впадали в спячку, и обеспечить им защиту, это позволило бы предпринимать куда более продолжительные космические миссии», — говорит Хеннинг.
Это также может помочь в долгосрочной колонизации космоса. «В реальности в космосе невозможно завести детей, потому что яйцеклетки и сперма настолько деформируются, что вы никогда не получите правильного потомства».
«Если мы поймем последовательность нейроэндокринной регуляции, однажды настанет час, когда мы сможем сделать так, чтобы человек впал в спячку, — утверждает Руф. — Мы знаем, что другие приматы, лемуры Мадагаскара, например, впадают в спячку, и, соответственно, у нас есть генетическая структура для образования требуемых субстанций и последовательностей».
«Я не вижу причин, по которым это было бы невозможно, — говорит Хеннинг. — Это не совсем «да», но довольно близко к нему. Где угодно можно найти животных, впадающих в спячку, и я не вижу причин, почему в эту категорию не могут попасть люди».
Конечно, если мы заставим спячку работать, то столкнемся с теми же недостатками этого явления, что и у животных — такими, например, как потеря памяти.
«Вероятно, нам удастся погрузить астронавтов в спячку, но после пробуждения они могут не вспомнить, кто они такие и что должны делать», — говорит Руф.
Даже если невозможно заставить человека впасть в спячку, имитация некоторых процессов, происходящих в таком состоянии, способна помочь справиться с некоторыми человеческими болезнями.
Когда животные находятся в состоянии спячки, их органы кажутся больными: легкие выглядят, как у страдающего астмой, а мозг демонстрирует признаки болезни Альцгеймера.
Однако когда они просыпаются, то очень быстро восстанавливаются, и всё возвращается в нормальное состояние.
Возможно, нам удастся погрузить астронавтов в спячку, но после пробуждения они могут не вспомнить, кто они такие и что должны делать
Хеннинг сравнивает это с тем, если бы им пришлось выпить 10 банок энергетического напитка — так быстро у них восстанавливается здоровье.
Например, в результате проводившегося в 2008 году исследования обнаружилось, что белые медведи не теряют костную массу за время спячки.
Они — единственные млекопитающие, которым удается этого избегать. Выяснилось, что живущие в дикой природе беременные белые медведицы переносят шестимесячную спячку лучше, чем бурые медведи.
Возможно, понимание этого механизма может помочь нам в изучении и лечении остеопороза у людей.
Голландская фармацевтическая фирма Sulfateq тестирует химические препараты, «основанные на защитном эффекте природного механизма спячки».
Один из таких препаратов, SUL-121, был протестирован как возможное средство для лечения заболевания, известного как хроническая обструктивная болезнь легких.
До сих пор этот способ лечения либо существует лишь в теории, либо находится на очень ранней стадии разработки.
Может случиться и так, что спячка окажется полезной для нас, даже если мы никогда не научимся впадать в нее.
Прочитать
оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте
BBC Earth.
published on sakvoiazh.ru according to the materials bbc.com