Gall cannoedd o rywogaethau anifeiliaid gaeafgysgu. Mae cyfradd metabolig eu horganebau yn gostwng ddeg gwaith. Ni allant fwyta a phrin anadlu. Mae'r cyflwr hwn yn parhau i fod yn un o'r dirgelion gwyddonol mwyaf. Gallai ei ddatrys arwain at ddatblygiadau arloesol mewn sawl maes, o oncoleg i hedfan i'r gofod. Mae gwyddonwyr eisiau gwneud i berson gaeafgysgu.
“Gweithiais yn Sweden am flwyddyn ac ni allwn gael y gophers i syrthio i gysgu am flwyddyn,” cyfaddefa Lyudmila Kramarova, uwch ymchwilydd yn Sefydliad Bioffiseg Damcaniaethol ac Arbrofol Academi Gwyddorau Rwsia (Pushchino).
Yn y Gorllewin, manylir ar hawliau anifeiliaid labordy - mae'r Datganiad Hawliau Dynol yn gorffwys. Ond ni ellir cynnal arbrofion ar astudio gaeafgysgu.
– Y cwestiwn yw, pam y dylent gysgu os yw'n gynnes yn y tŷ goffer ac yn cael eu bwydo o'r bol? Nid yw gophers yn dwp. Yma yn ein labordy, byddent yn cwympo i gysgu gyda mi yn gyflym!
Mae'r mwyaf caredig Lyudmila Ivanovna yn tapio ei bys yn llym ar y bwrdd ac yn siarad am y goffer labordy a oedd yn byw yn ei lle. “Susya!” galwodd hi o'r drws. “Talu-talu!” – ymatebodd y gopher, nad yw'n cael ei ddofi ar y cyfan. Ni chwympodd y Susya hon i gysgu hyd yn oed unwaith mewn tair blynedd gartref. Yn y gaeaf, pan ddaeth yn amlwg yn oerach yn y fflat, dringodd o dan y rheiddiadur a chynhesu ei ben. "Pam?" yn gofyn Lyudmila Ivanovna. Efallai bod canolfan reoleiddio gaeafgysgu rhywle yn yr ymennydd? Nid yw gwyddonwyr yn gwybod eto. Mae natur gaeafgysgu yn un o'r prif bethau ym maes bioleg fodern.
Marwolaeth dros dro
Diolch i Microsoft, mae ein hiaith wedi'i chyfoethogi â gair arall - gaeafgysgu. Dyma enw'r modd y mae Windows Vista yn mynd i mewn i'r cyfrifiadur er mwyn lleihau'r defnydd o bŵer. Mae'n ymddangos bod y peiriant wedi'i ddiffodd, ond mae'r holl ddata yn cael ei arbed ar yr un pryd: pwysais y botwm - a gweithiodd popeth fel pe na bai dim wedi digwydd. Mae'r un peth yn digwydd gydag organebau byw. Mae miloedd o rywogaethau gwahanol - o facteria cyntefig i lemyriaid datblygedig - yn gallu “marw” dros dro, a elwir yn wyddonol yn gaeafgysgu, neu hypobiosis.
Yr enghraifft glasurol yw goffers. Beth ydych chi'n ei wybod am gophers? Cnofilod o'r fath arferol o deulu'r wiwer. Maent yn cloddio eu mincod eu hunain, yn bwyta glaswellt, yn bridio. Pan ddaw'r gaeaf, mae gofferau'n mynd o dan y ddaear. Dyma lle, o safbwynt gwyddonol, mae'r peth mwyaf diddorol yn digwydd. Gall gaeafgysgu goffer bara hyd at 8 mis. Ar yr wyneb, mae rhew weithiau'n cyrraedd -50, mae'r twll yn rhewi i -5. Yna mae tymheredd aelodau'r anifeiliaid yn disgyn i -2, a'r organau mewnol i -2,9 gradd. Gyda llaw, yn ystod y gaeaf, dim ond am dair wythnos y mae'r goffer yn cysgu'n olynol. Yna mae'n dod allan o gaeafgysgu am ychydig oriau, ac yna'n cwympo i gysgu eto. Heb fynd i fanylion biocemegol, gadewch i ni ddweud ei fod yn deffro i pee ac ymestyn.
Mae gwiwer y ddaear wedi rhewi yn symud yn araf: mae cyfradd curiad ei chalon yn gostwng o 200-300 i 1-4 curiad y funud, anadlu ysbeidiol - 5-10 anadl, ac yna eu habsenoldeb llwyr am awr. Mae'r cyflenwad gwaed i'r ymennydd yn cael ei leihau tua 90%. Ni all person cyffredin oroesi unrhyw beth yn agos at hyn. Nid yw hyd yn oed yn gallu dod yn debyg i arth, y mae ei dymheredd yn gostwng cryn dipyn yn ystod gaeafgysgu - o 37 i 34-31 gradd. Byddai'r tair i bum gradd hyn wedi bod yn ddigon i ni: byddai'r corff wedi ymladd am yr hawl i gynnal cyfradd curiad y galon, rhythm anadlu ac adfer tymheredd arferol y corff am sawl awr arall, ond pan fydd yr adnoddau ynni'n dod i ben, mae marwolaeth yn anochel.
tatws blewog
Ydych chi'n gwybod sut olwg sydd ar goffer pan fydd yn cysgu? yn gofyn i Zarif Amirkhanov, uwch ymchwilydd yn y Sefydliad Bioffiseg Cell. “Fel tatws o’r seler. Caled ac oer. Dim ond blewog.
Yn y cyfamser, mae'r goffer yn edrych fel goffer - mae'n cnoi hadau yn siriol. Nid yw’n hawdd dychmygu y gallai’r creadur siriol hwn ddisgyn yn sydyn i stupor am ddim rheswm a threulio’r rhan fwyaf o’r flwyddyn fel hyn, ac yna, eto, heb unrhyw reswm o gwbl, “cwympo allan” o’r stupor hwn.
Un o ddirgelion hypobiosis yw bod yr anifail yn eithaf abl i reoli ei gyflwr ar ei ben ei hun. Nid oes angen newid y tymheredd amgylchynol o gwbl ar gyfer hyn - mae lemyriaid o Fadagascar yn gaeafgysgu. Unwaith y flwyddyn, maen nhw'n dod o hyd i bant, yn plygio'r fynedfa ac yn mynd i'r gwely am saith mis, gan ostwng tymheredd eu corff i +10 gradd. Ac ar y stryd ar yr un pryd i gyd yr un peth +30. Gall rhai gwiwerod daear, er enghraifft, rhai Turkestan, hefyd gaeafgysgu yn y gwres. Nid yw'n gymaint y tymheredd o gwmpas, ond y metaboledd y tu mewn: mae'r gyfradd metabolig yn gostwng 60-70%.
“Rydych chi'n gweld, mae hwn yn gyflwr hollol wahanol i'r corff,” meddai Zarif. - Tymheredd y corff yn disgyn nid fel achos, ond o ganlyniad. Mae mecanwaith rheoleiddio arall yn cael ei weithredu. Mae swyddogaethau dwsinau o broteinau yn newid, mae celloedd yn rhoi'r gorau i rannu, yn gyffredinol, mae'r corff yn cael ei ailadeiladu'n llwyr mewn ychydig oriau. Ac yna yn yr un ychydig oriau mae'n cael ei ailadeiladu yn ôl. Dim dylanwadau allanol.
Coed tân a stof
Unigrywiaeth gaeafgysgu yw y gall yr anifail oeri yn gyntaf ac yna cynhesu heb gymorth allanol. Y cwestiwn yw sut?
“Mae'n syml iawn,” meddai Lyudmila Kramarova. “Hinwe adipose brown, ydych chi wedi clywed?
Mae gan bob anifail gwaed cynnes, gan gynnwys bodau dynol, y braster brown dirgel hwn. Ar ben hynny, mewn babanod mae'n llawer mwy nag mewn oedolyn. Am gyfnod hir, roedd ei rôl yn y corff yn gyffredinol yn annealladwy. Yn wir, mae braster cyffredin, pam hefyd brown?
- Felly, daeth yn amlwg bod braster brown yn chwarae rôl stôf, - eglura Lyudmila, - a choed tân yn unig yw braster gwyn.
Mae braster brown yn gallu cynhesu'r corff o 0 i 15 gradd. Ac yna mae ffabrigau eraill wedi'u cynnwys yn y gwaith. Ond nid yw'r ffaith ein bod wedi dod o hyd i stôf yn golygu ein bod wedi darganfod sut i wneud iddo weithio.
“Rhaid bod rhywbeth sy’n troi ar y mecanwaith hwn,” meddai Zarif. - Mae gwaith yr organeb gyfan yn newid, sy'n golygu bod yna ganolfan benodol sy'n rheoli ac yn lansio hyn i gyd.
Gadawodd Aristotle i astudio gaeafgysgu. Ni ellir dweud bod gwyddoniaeth wedi bod yn gwneud hynny ers 2500 o flynyddoedd. O ddifrif, dim ond 50 mlynedd yn ôl y dechreuwyd ystyried y broblem hon. Y prif gwestiwn yw: beth yn y corff sy'n sbarduno'r mecanwaith gaeafgysgu? Os byddwn yn dod o hyd iddo, byddwn yn deall sut mae'n gweithio, ac os ydym yn deall sut mae'n gweithio, byddwn yn dysgu sut i gymell gaeafgysgu ymhlith y rhai nad ydynt yn cysgu. Yn ddelfrydol, rydyn ni gyda chi. Dyma resymeg gwyddoniaeth. Fodd bynnag, gyda hypobiosis, nid oedd rhesymeg arferol yn gweithio.
Dechreuodd y cyfan o'r diwedd. Ym 1952, cyhoeddodd yr ymchwilydd Almaeneg Kroll ganlyniadau arbrawf cyffrous. Trwy gyflwyno detholiad o ymennydd bochdewion cysgu, draenogod ac ystlumod i gorff cathod a chwn, fe achosodd gyflwr o hypobiosis mewn anifeiliaid nad oeddent yn cysgu. Pan ddechreuwyd delio'n agosach â'r broblem, daeth i'r amlwg bod y ffactor hypobiosis wedi'i gynnwys nid yn unig yn yr ymennydd, ond yn gyffredinol mewn unrhyw organ anifail sy'n gaeafgysgu. Roedd llygod mawr yn gaeafgysgu’n ufudd pe baent yn cael eu chwistrellu â phlasma gwaed, echdynion o’r stumog, a hyd yn oed dim ond wrin gwiwerod llawr cysgu. O wydraid o wrin goffer, syrthiodd mwncïod i gysgu hefyd. Mae'r effaith yn cael ei atgynhyrchu'n gyson. Fodd bynnag, mae'n bendant yn gwrthod cael ei atgynhyrchu ym mhob ymgais i ynysu sylwedd penodol: mae wrin neu waed yn achosi hypobiosis, ond nid yw eu cydrannau ar wahân yn gwneud hynny. Ni ddaethpwyd o hyd i wiwerod y ddaear, na lemyriaid, nac, yn gyffredinol, yr un o'r gaeafgwyr yn y corff unrhyw beth a fyddai'n eu gwahaniaethu oddi wrth y lleill i gyd.
Mae'r chwilio am y ffactor hypobiosis wedi bod yn mynd ymlaen ers 50 mlynedd, ond mae'r canlyniad bron yn sero. Nid yw'r genynnau sy'n gyfrifol am aeafgysgu na'r sylweddau sy'n ei achosi wedi'u darganfod. Nid yw'n glir pa organ sy'n gyfrifol am y cyflwr hwn. Roedd arbrofion amrywiol yn cynnwys y chwarennau adrenal, a'r chwarren bitwidol, a'r hypothalamws, a'r chwarren thyroid yn y rhestr o “drwgdybion”, ond bob tro daeth i'r amlwg mai dim ond cyfranogwyr yn y broses oeddent, ond nid ei ysgogwyr.
“Mae’n amlwg bod ymhell o’r ystod gyfan o sylweddau sydd yn y ffracsiwn budr hwn yn effeithiol,” meddai Lyudmila Kramarova. — Wel, os mai dim ond oherwydd bod gennym ni nhw gan amlaf hefyd. Mae miloedd o broteinau a pheptidau sy'n gyfrifol am ein bywyd gyda gwiwerod y ddaear wedi'u hastudio. Ond nid oes yr un ohonynt - yn uniongyrchol, o leiaf - yn gysylltiedig â gaeafgysgu.
Mae wedi'i sefydlu'n union mai dim ond y crynodiad o sylweddau sy'n newid yng nghorff goffer cysgu, ond mae'n anhysbys o hyd a yw rhywbeth newydd yn cael ei ffurfio. Po bellaf y bydd gwyddonwyr yn symud ymlaen, y mwyaf y maent yn dueddol o feddwl nad y “ffactor cwsg” dirgel yw'r broblem.
“Yn fwyaf tebygol, mae hwn yn gyfres gymhleth o ddigwyddiadau biocemegol,” meddai Kramarova. - Efallai bod coctel yn gweithredu, hynny yw, cymysgedd o nifer penodol o sylweddau mewn crynodiad penodol. Efallai ei fod yn rhaeadru. Hynny yw, effaith gyson nifer o sylweddau. Ar ben hynny, yn fwyaf tebygol, mae'r rhain yn broteinau adnabyddus sydd gan bawb.
Mae'n ymddangos bod gaeafgysgu yn hafaliad â'r holl rai hysbys. Po symlaf ydyw, y mwyaf anodd yw ei ddatrys.
Anrhefn llwyr
Gyda’r gallu i aeafgysgu, gwnaeth natur lanast llwyr. Bwydo babanod â llaeth, dodwy wyau, cynnal tymheredd corff cyson - mae'r rhinweddau hyn yn cael eu hongian yn daclus ar ganghennau'r goeden esblygiadol. A gall hypobiosis gael ei amlygu'n glir mewn un rhywogaeth ac ar yr un pryd fod yn gwbl absennol yn ei berthynas agosaf. Er enghraifft, mae marmot a gwiwerod daear o deulu’r gwiwerod yn cysgu yn eu mincod am chwe mis. Ac nid yw'r gwiwerod eu hunain yn meddwl cwympo i gysgu hyd yn oed yn y gaeaf mwyaf difrifol. Ond mae rhai ystlumod (ystlumod), pryfysyddion (draenogod), marsupials a primatiaid (lemurs) yn gaeafgysgu. Ond nid ydynt hyd yn oed yn ail gefndryd i gophers.
Mae rhai adar, ymlusgiaid, pryfed yn cysgu. Yn gyffredinol, nid yw'n glir iawn ar ba sail y dewisodd natur nhw, ac nid eraill, fel gaeafgysgu. Ac a ddewisodd hi? Mae hyd yn oed y rhywogaethau hynny nad ydynt yn gyfarwydd â gaeafgysgu o gwbl, o dan amodau penodol, yn dyfalu'n hawdd beth ydyw. Er enghraifft, mae'r ci paith cynffonddu (teulu o lygod) yn cwympo i gysgu mewn labordy os yw'n cael ei amddifadu o ddŵr a bwyd a'i roi mewn ystafell dywyll, oer.
Mae'n ymddangos bod rhesymeg natur yn seiliedig yn union ar hyn: os oes angen i rywogaeth oroesi tymor y newyn er mwyn goroesi, mae ganddo opsiwn gyda hypobiosis wrth gefn.
“Mae’n ymddangos ein bod ni’n delio â mecanwaith rheoleiddio hynafol, sy’n gynhenid i unrhyw greadur byw yn gyffredinol,” mae Zarif yn meddwl yn uchel. — Ac y mae hyn yn ein harwain i feddwl paradocsaidd : nid rhyfedd fod goffer yn cysgu. Y peth rhyfedd yw nad ydym ni ein hunain yn gaeafgysgu. Efallai y byddem yn eithaf galluog i hypobiosis pe bai popeth mewn esblygiad yn datblygu mewn llinell syth, hynny yw, yn ôl yr egwyddor o ychwanegu rhinweddau newydd wrth gynnal yr hen rai.
Fodd bynnag, yn ôl gwyddonwyr, nid yw person mewn perthynas â gaeafgysgu yn gwbl anobeithiol. Gall Awstraliaid Aboriginal, deifwyr perlog, iogis Indiaidd leihau swyddogaethau ffisiolegol y corff. Gadewch i'r sgil hwn gael ei gyflawni trwy hyfforddiant hir, ond fe'i cyflawnir! Hyd yn hyn, nid oes unrhyw wyddonydd wedi gallu rhoi person mewn gaeafgysgu llawn. Mae narcosis, cwsg swrth, coma yn gyflyrau sy'n agos at hypobiosis, ond mae ganddynt sail wahanol, ac fe'u canfyddir fel patholeg.
Bydd arbrofion i gyflwyno person i gaeafgysgu yn dechrau meddygon Wcrain yn fuan. Mae'r dull a ddatblygwyd ganddynt yn seiliedig ar ddau ffactor: lefelau uchel o garbon deuocsid yn yr aer a thymheredd isel. Efallai na fydd yr arbrofion hyn yn caniatáu inni ddeall yn llawn natur gaeafgysgu, ond o leiaf yn troi hypobiosis yn weithdrefn glinigol lawn.
Claf yn cael ei anfon i gysgu
Ar adeg gaeafgysgu, nid yw'r goffer yn ofni nid yn unig yr oerfel, ond hefyd y prif anhwylderau goffer: isgemia, heintiau a chlefydau oncolegol. O'r pla, mae anifail sy'n effro yn marw mewn diwrnod, ac os caiff ei heintio mewn cyflwr cysglyd, nid oes ots ganddo. Mae cyfleoedd enfawr i feddygon. Nid yr un anesthesia yw'r cyflwr mwyaf dymunol i'r corff. Beth am ei ddisodli gyda gaeafgysgu mwy naturiol?
Dychmygwch y sefyllfa: mae'r claf ar fin bywyd a marwolaeth, mae'r cloc yn cyfrif. Ac yn aml nid yw'r oriau hyn yn ddigon i berfformio llawdriniaeth neu ddod o hyd i roddwr. Ac yn ystod gaeafgysgu, mae bron unrhyw afiechyd yn datblygu fel yn araf, ac nid am oriau yr ydym yn siarad mwyach, ond am ddyddiau, neu hyd yn oed wythnosau. Os byddwch yn rhoi rhwydd hynt i'ch dychymyg, gallwch ddychmygu pa mor anobeithiol y mae cleifion yn cael eu trochi mewn cyflwr o hypobiosis yn y gobaith y deuir o hyd i'r modd angenrheidiol ar gyfer eu triniaeth rywbryd. Mae cwmnïau sy'n ymwneud â cryonics yn gwneud rhywbeth tebyg, dim ond maen nhw'n rhewi person sydd eisoes wedi marw, a go brin ei bod hi'n realistig adfer organeb sydd wedi bod mewn nitrogen hylifol ers deng mlynedd.
Gall mecanwaith gaeafgysgu helpu i ddeall amrywiaeth o anhwylderau. Er enghraifft, mae'r gwyddonydd Bwlgaraidd Veselin Denkov yn ei lyfr "On the Edge of Life" yn awgrymu rhoi sylw i fiocemeg arth cysgu: "Os yw gwyddonwyr yn llwyddo i gael yn ei ffurf pur sylwedd (hormon yn ôl pob tebyg) sy'n mynd i mewn i'r corff o hypothalamws eirth, gyda chymorth y mae prosesau bywyd yn cael eu rheoleiddio yn ystod gaeafgysgu, yna byddant yn gallu trin pobl sy'n dioddef o glefyd yr arennau yn llwyddiannus.
Hyd yn hyn, mae meddygon yn wyliadwrus iawn o'r syniad o ddefnyddio gaeafgysgu. Eto i gyd, mae'n beryglus delio â ffenomen nad yw'n cael ei deall yn llawn.