數百種動物可以冬眠。 他們體內的代謝率降低了十倍。 他們不能進食，幾乎無法呼吸。 這種情況仍然是最大的科學謎團之一。 解決它可能會在許多領域帶來突破，從腫瘤學到太空飛行。 科學家想讓人冬眠。
“我在瑞典工作了一年，整整一年都沒能讓地鼠入睡，”俄羅斯科學院理論與實驗生物物理研究所 (Pushchino) 高級研究員 Lyudmila Kramarova 承認道。
在西方，實驗動物的權利是細化的——人權宣言是靜止的。 但是研究冬眠的實驗無法進行。
– 問題是，如果地鼠屋裡很暖和，而且是用肚子餵養的，它們為什麼要睡覺？ 地鼠並不愚蠢。 在我們的實驗室裡，他們會很快和我一起睡著！
最善良的柳德米拉·伊万諾夫娜 (Lyudmila Ivanovna) 嚴厲地用手指敲著桌子，談論著住在她家的實驗室地鼠。 “蘇夏！” 她在門口叫道。 “付錢！” – 地鼠回應道，它通常不會被馴服。 這個蘇夏在家三年都沒有睡過一次。 冬天，當公寓裡明顯變冷時，他爬到暖氣片下取暖。 “為什麼？” 柳德米拉·伊万諾夫娜問。 也許冬眠的調節中心在大腦的某個地方？ 科學家們還不知道。 冬眠的本質是現代生物學中的主要陰謀之一。
暫時死亡
多虧了微軟，我們的語言又豐富了另一個流行詞——休眠。 這是 Windows Vista 進入計算機以最小化功耗的模式名稱。 機器似乎已關閉，但同時保存了所有數據：我按下按鈕 - 一切正常，好像什麼都沒發生一樣。 同樣的事情也發生在生物身上。 數以千計的不同物種——從原始細菌到高級狐猴——能夠暫時“死亡”，這在科學上被稱為冬眠或低生物。
典型的例子是地鼠。 你對地鼠了解多少？ 來自松鼠家族的正常此類囓齒動物。 他們自己挖水貂，吃草，繁殖。 冬天來臨時，地鼠會轉入地下。 從科學的角度來看，這是最有趣的事情發生的地方。 Gopher 冬眠可持續長達 8 個月。 在表面上，霜有時會達到-50，而洞會凍結到-5。 然後動物四肢的溫度降至-2，內臟降至-2,9度。 順便說一句，在越冬期間，地鼠連續睡了三個星期。 然後它從冬眠中甦醒幾個小時，然後又睡著了。 在不深入生化細節的情況下，假設他醒來撒尿和伸展身體。
一隻冰凍的地鬆鼠以慢動作生活：它的心率從每分鐘 200-300 次下降到 1-4 次，間歇性呼吸——5-10 次呼吸，然後完全消失一個小時。 大腦的血液供應減少了約 90%。 一個普通人無法在接近此的任何事物中生存。 他甚至無法變得像熊一樣，在冬眠期間，熊的體溫會下降很多——從 37 度降到 34-31 度。 這三到五度對我們來說已經足夠了：身體本來可以爭取再維持幾個小時的心率、呼吸節律和恢復正常體溫的權利，但是當能量資源耗盡時，死亡是不可避免的。
毛茸茸的土豆
你知道地鼠睡覺時的樣子嗎？ 細胞生物物理研究所高級研究員 Zarif Amirkhanov 問道。 “就像地窖裡的土豆。 又硬又冷。 只有毛茸茸的。
與此同時，地鼠看起來像地鼠——它興高采烈地啃著種子。 很難想像這個快樂的生物會突然無緣無故地陷入昏迷，並像這樣度過一年中的大部分時間，然後又一次毫無理由地“昏迷”了。
低生態的奧秘之一是動物完全有能力自行調節其狀況。 為此根本不需要改變環境溫度——來自馬達加斯加的狐猴進入冬眠狀態。 每年一次，他們會找到一個空洞，塞住入口並上床睡覺七個月，將體溫降低到+10度。 同時在街上都是+30。 一些地鬆鼠，例如土耳其斯坦地鬆鼠，也可以在高溫下冬眠。 與其說是周圍的溫度，不如說是體內的新陳代謝：新陳代謝率下降了60-70%。
“你看，這是一種完全不同的身體狀態，”扎里夫說。 – 體溫下降不是原因，而是結果。 另一種調節機制被激活。 幾十種蛋白質的功能發生變化，細胞停止分裂，一般情況下，身體會在幾個小時內完全重建。 然後在同樣的幾個小時內重建。 不受外界影響。
木柴和爐子
冬眠的獨特之處在於動物可以在沒有外界幫助的情況下先降溫，然後升溫。 問題是如何？
“這很簡單，”柳德米拉·克拉瑪洛娃 (Lyudmila Kramarova) 說。 “棕色脂肪組織，你聽說過嗎？
所有的溫血動物，包括人類，都有這種神秘的棕色脂肪。 此外，嬰兒比成人多得多。 很長一段時間，它在人體中的作用普遍令人費解。 其實還有普通的脂肪，為什麼也是棕色的呢？
– 所以，事實證明，棕色脂肪起著火爐的作用， – 柳德米拉解釋道， – 而白色脂肪只是木柴。
棕色脂肪能夠使身體從 0 度升溫到 15 度。 然後其他面料也包含在作品中。 但僅僅因為我們找到了一個爐子並不意味著我們已經弄清楚如何讓它工作。
“一定有什麼東西可以開啟這種機制，”扎里夫說。 – 整個有機體的工作都在變化，這意味著有一個特定的中心來控制和啟動這一切。
亞里士多德遺贈研究冬眠。 不能說科學自 2500 年來就一直在這樣做。 嚴肅地說，這個問題在 50 年前才開始被考慮。 主要問題是：體內是什麼觸發了冬眠機制？ 如果我們找到它，我們就會了解它是如何工作的，如果我們了解它是如何工作的，我們就會學會如何讓不睡覺的人進入休眠狀態。 理想情況下，我們與您同在。 這是科學的邏輯。 然而，在低生態狀態下，正常的邏輯就不起作用了。
這一切都是從結束開始的。 1952年，德國研究員克羅爾發表了轟動一時的實驗結果。 通過將睡眠倉鼠、刺猬和蝙蝠的大腦提取物引入貓和狗的體內，他使非睡眠動物處於低生態狀態。 當開始更仔細地處理這個問題時，事實證明，低生態因子不僅存在於大腦中，而且通常存在於冬眠動物的任何器官中。 如果給老鼠注射血漿、胃提取物，甚至只是睡著的地鬆鼠的尿液，它們就會乖乖地冬眠。 喝了一杯地鼠尿，猴子也睡著了。 效果始終如一地再現。 然而，它斷然拒絕在所有分離特定物質的嘗試中被複製：尿液或血液會導致生態不足，但它們的成分單獨不會。 無論是地鬆鼠、狐猴，還是一般意義上的任何冬眠動物，都沒有發現任何能將它們與其他動物區分開來的東西。
尋找低生態因子已經進行了 50 年，但結果幾乎為零。 負責冬眠的基因和引起冬眠的物質都沒有被發現。 目前尚不清楚是哪個器官導致了這種情況。 各種實驗把腎上腺、腦垂體、下丘腦、甲狀腺都列入“嫌疑人”名單，但每次都證明它們只是過程的參與者，而不是始作俑者。
Lyudmila Kramarova 說：“很明顯，這種骯髒部分中的所有物質遠非有效。” - 好吧，如果只是因為我們也大多擁有它們。 已經研究了數千種與地鬆鼠一起生活的蛋白質和肽。 但它們中沒有一個——至少是直接的——與冬眠有關。
已經精確地確定，在沉睡的地鼠體內只有物質的濃度發生變化，但是否有新的東西形成仍然是未知數。 科學家們越深入，就越傾向於認為問題不在於神秘的“睡眠因素”。
“很可能，這是一系列複雜的生化事件，”Kramarova 說。 – 也許雞尾酒在起作用，即一定數量的物質在一定濃度下的混合物。 也許這是一個級聯。 即，多種物質的一致作用。 而且，這些很可能是每個人都擁有的眾所周知的蛋白質。
事實證明，冬眠是所有已知方程式。 越簡單的問題越難解決。
完全混亂
有了冬眠的能力，大自然把事情搞得一團糟。 用牛奶餵養嬰兒、下蛋、保持體溫恆定——這些品質被整齊地掛在了進化樹的樹枝上。 低生態可以在一個物種中清楚地表現出來，同時在其最近的親屬中完全不存在。 例如，土撥鼠和松鼠科的地鬆鼠會在水貂中睡六個月。 即使在最嚴酷的冬天，松鼠自己也不想入睡。 但有些蝙蝠（蝙蝠）、食蟲動物（刺猬）、有袋動物和靈長類動物（狐猴）會進入冬眠狀態。 但它們甚至不是地鼠的遠親。
有些鳥類、爬行動物、昆蟲睡覺。 總的來說，目前還不清楚大自然選擇它們而不是其他動物作為冬眠者的依據是什麼。 她選擇了嗎？ 即便是那些對冬眠完全不熟悉的物種，在特定條件下，也很容易猜到它是什麼。 例如，黑尾土撥鼠（囓齒動物科）如果被剝奪水和食物並被放置在黑暗、寒冷的房間裡，就會在實驗室環境中睡著。
似乎自然的邏輯正是基於此：如果一個物種需要熬過飢餓季節才能生存，它有一個儲備低生態的選項。
“看來我們正在處理一種古老的調節機制，一般來說，這是任何生物所固有的，”扎里夫大聲說道。 – 這讓我們產生了一個矛盾的想法：地鼠睡覺並不奇怪。 奇怪的是我們自己並不冬眠。 如果進化中的一切都按照直線發展，也就是說，根據在保持舊特性的同時添加新特性的原則，我們可能會出現低生態狀態。
然而，根據科學家的說法，與冬眠有關的人並非完全沒有希望。 澳大利亞原住民、採珠人、印度瑜伽士可以將身體的生理機能降到最低。 讓這個技能通過長時間的訓練才能達到，但是達到了！ 到目前為止，還沒有科學家能夠讓一個人進入全面的冬眠狀態。 昏迷、嗜睡、昏迷是接近低生態狀態的狀態，但它們有不同的基礎，它們被視為一種病理學。
烏克蘭醫生將很快開始進行使人進入冬眠的實驗。 他們開發的方法基於兩個因素：空氣中的高二氧化碳含量和低溫。 也許這些實驗不會讓我們完全了解冬眠的本質，但至少可以將低生態轉變為成熟的臨床程序。
病人入睡
在冬眠期間，地鼠不僅不怕寒冷，還害怕地鼠的主要疾病：缺血、感染和腫瘤疾病。 從瘟疫開始，一隻醒著的動物一天就會死去，如果它在昏昏欲睡的狀態下被感染，它也無所謂。 醫生有巨大的機會。 同樣的麻醉對身體來說並不是最舒服的狀態。 為什麼不用更自然的冬眠來代替它呢？
想像一下這種情況：病人正處於生死邊緣，時間緊迫。 通常這些時間不足以進行手術或尋找捐贈者。 而在冬眠中，幾乎任何疾病的發展都像慢動作一樣，我們談論的不再是數小時，而是數天，甚至數週。 如果您盡情發揮想像力，您可以想像絕望的患者是如何沉浸在低生態狀態中，希望有一天能找到治療他們所必需的手段。 從事人體冷凍的公司也做類似的事情，只不過他們冷凍的是一個已經死去的人，而要恢復一個在液氮中放置了十年的生物體是不現實的。
冬眠機制有助於了解多種疾病。 例如，保加利亞科學家 Veselin Denkov 在他的《在生命的邊緣》一書中建議關註一只沉睡的熊的生物化學：“如果科學家設法以其純淨形式獲得一種進入人體的物質（可能是一種激素）來自熊的下丘腦，在冬眠期間調節生命過程的幫助下，它們將能夠成功治療患有腎臟疾病的人。
到目前為止，醫生們對使用冬眠的想法非常謹慎。 儘管如此，處理一個沒有被完全理解的現像還是很危險的。