Studija na lemurima daje naznake za ljudsku hibernaciju

lemuri-720x433Sada je 20 sati i Peter Klopfer se nalazi u istraživačkom centru Duke Lemur Center. Upravo je pustio operu na laptopu uz koju će provesti noć, no pravi razlog zbog kojeg je ovdje je promatranje ženke debelorepog patuljastog lemura nazvane Towhee.

Towhee je poseban lemur. Ne samo da pripada najugroženijoj skupini sisavaca na svijetu, nego spada i u jedinu obitelj primata za koju je poznato da hibernira. Tek što je ušao u stanje hibernacije, lemur veličine vjeverice odmara potpuno nepomično u plastičnoj cijevi ispunjenoj kamerama i elektrodama. Moždani valovi u ovom su slučaju potpuno ravne crte, a njezin srčani ritam toliko je spor i nepredvidiv da je to zastrašujuće gledati. Bez disanja može izdržati 10 minuta, a njezino je tijelo potpuno hladno.

“Ovo su jedini primati koji hiberniraju, pitanje je kako to uspijevaju”, izjavio je Faherty.

Kada bi čovjek pokazao ovakve vitalne znakove, ne bi bio živ. No, valja naglasiti i druge stvari. Hibernacija se javlja uslijed ekstremnog oblika yo-yo prehrane. U divljini se lemuri prejedaju do te mjere da udvostruče svoju težinu (mast se skladišti u njihovom repu), a nakon toga slijedi period hibernacije koji traje sedam ili više mjeseci.

Kopfer, Faherty i njihov tim s Duke Lemur Center smatraju da odgovor leži u primjeni genomskih alata na uzorcima repova. Na taj bi način mogli saznati i omogućiti ljudima da se dovedu u stanje hibernacije aktiviranjem i deaktiviranjem odgovarajuće kombinacije gena.

Znanstvenici su vjerovali da ljudima nedostaje ‘molekularna oprema’ potrebna za postizanje hibernacije. Takvo je mišljenje prevladavalo dok se smatralo da hiberniraju jedino gmazovi, vodozemci i nekoliko sisavaca poput vjeverica i medvjeda. No, otkrićem da i lemuri hiberniraju promijenilo se i to mišljenje.

“Hibernacija je sama po sebi bizarna”, izjavila je Anne Yoder, ravnateljica Duke Lemur Center . “To je stanje blizu smrti, no životinje se oporavljaju i imaju koristi od toga. Činjenica da je to moguće i kod primata hibernaciju čini još zanimljivijom.”

Ovaj tim znanstvenika smatra da ljudi imaju sve potrebno za hibernaciju još samo to treba otkriti i aktivirati. Izgleda da je sposobnost hibernacije nasumično raširena po kraljevstvu životinja, što ukazuje na to da je ta sposobnost evoluirala nekoliko puta i moguće na nekoliko načina. To znači da vjeverice koje hiberniraju i koje su znanstvenicima dosad služile kao model za proučavanje hibernacije možda nisu toliko informativne kada je riječ o hibernaciji kod lemura i ostalih primata.

Profesor psihijatrije Andrew Krystal na ovu temu gleda iz drugog kuta. U njegovu ordinaciju dolaze pacijenti koji spavaju premalo ili previše i koji se preko noći mogu podvrgnuti različitim testovima spavanja. Krystal već dugo vremena pokušava odgovoriti na temeljno pitanje – zašto uopće spavati?

“Nije nam potpuno jasna funkcija spavanja”, rekao je Krystal. “Provedemo trećinu života spavajući i za to mora postojati dobar razlog.”

Sasvim je jasno da nam je san potreban. Ako ljudi ne spavaju čak i relativno kratko vrijeme, postaju dezorijentirani. U eksperimentima u kojima miševi nisu spavali, životinje su uginule u roku od mjesec dana. Točan uzrok smrti nije poznat, no jasno je da se metabolički ritam miševa poremeti nakon što se temperatura njihova tijela snizi.

Ova i ostale provedene studije pokazuju da su metabolizam i san povezani. Lemuri koji hiberniraju i njihova sposobnost da sezonski drastično mijenjaju svoj metabolizam potaknuli su Krystala i njegovog prijatelja Klopfera, s kojim često vozi bicikl, da se zapitaju moraju li lemuri koji hiberniraju uopće spavati?

Studije su pokazale da je odgovor na to pitanje pozitivan, iako bi preživjeli i s puno manje sna. Debelorepi patuljasti lemuri mogu biti bez sna danima, no periodično se bude i spavaju, što se može objasniti posebnim obrascem električne aktivnosti mozga.

Obrasci moždane aktivnosti nagovješćuju da lemuri i vjeverice u hibernaciji čine nešto drugačije. Lemuri su za vrijeme hibernacije u REM fazi, slično sanjanju kao ljudi, dok vjeverice pokazuju sporovalno spavanje.

Tim znanstvenika je otkrio i kako lemuri mijenjaju svoju fiziologiju kako bi ušli u fazu hibernacije. Naime, smanjuju razinu hormona štitnjače koji upravlja metabolizmom. Koliko je dosad poznato, kod vjeverica to nije slučaj.

“Ako se hormonalni i moždani obrasci u hibernaciji razlikuju od vrste do vrste i ako želimo razumjeti hibernaciju kod ljudi, moramo proučiti najbližeg čovjekovog rođaka”, izjavio je Krystal.

Puno je lakše proučavati vjeverice. Status debelorepih patuljastih lemura kao ugroženih životinja čini ih neprikladnim i nedostupnim za istraživanje u laboratoriju gdje se ne mogu suočiti s drastičnim promjenama u temperaturi i nedostatkom hrane koji karakteriziraju hibernaciju na Madagaskaru. Lemuri iz Duke Lemur Center jesu u hibernaciji, ali ona traje danima, a ne mjesecima. Zbog toga znanstvenici moraju žrtvovati svoj san kako bi mogli pratiti lemure prema rasporedu spavanja kojeg su životinje same odredile.

Tim znanstvenika s Duke Lemur Center jednom godišnje putuje na Madagaskar gdje proučavaju drugu vrstu patuljastih lemura koji se ukopavaju u zemlju koristeći nokte na malim rukama. Istraživači love lemure i za vrijeme aktivnog razdoblja na njih stavljaju ogrlice osjetljive na temperaturu koje služe kao radio odašiljači uz pomoć kojih znanstvenici mogu otkriti njihovu lokaciju kada dođe vrijeme za hibernaciju.

Članovi tima dane provode dane hodajući od kampa do mjesta hibernacije lemura i natrag po neutabanom putu. Klopfer kaže da odbijaju označavati staze jer bi lemure pronašle osobe koje im žele naštetiti, a ne proučavati ih. Faherty prikuplja uzorke masnog tkiva s repa, kao što to radi i u laboratoriju. Uz pomoć Genome Sequencing & Analysis Core Resourcea, uzorci će se koristiti kako bi se proizveli prvi profili genske ekspresije za svaku životinju sposobnu za hibernaciju u divljini.

Induciranje hibernacije je već desetljećima pitanje znanstvene fantastike. U takvoj fantastici, hibernacija otvara put putovanju u svemiru, a to prema mišljenju znanstvenika nije uopće tako nevjerojatno.

“Ako uspijemo primijeniti mehanizme za regulaciju gena koje svi imamo, možemo otvoriti vrata za ljudsku hibernaciju i putovanje svemirom”, izjavila je Yoder. “Možda zvuči kao znanstvena fantastika, ali nije.”

“Kada bi ljudi mogli hibernirati samo nakratko, to bi imalo veliki medicinski značaj”, izjavio je Klopfer, referirajući se na komplikacije koje nastaju uslijed kemijski izazvane kome. Ulazak u takvo usporeno fizičko stanje mogao bi spriječiti stanične procese koji uzrokuju trajnu štetu na mozgu nakon ozljede. Kirurzi bi se mogli služiti drugačijim metodama budući da su srčani ritam i cirkulacija vrlo spori.

Što bi se dogodilo kad bi hibernacija doista postala moguća na duži period ili čak zauvijek? Posljedice bi bile zastrašujuće, kao i njihove etičke implikacije. Tim se problemom pozabavio Robert Brandon, profesor filozofije i biologije.

“Pisanje etičkih načela je bilo zanimljivo i zabavno”, izjavio je Krystal. “Zapitao sam se koja bi bila loša strana hibernacije kod ljudi, ako bi je uopće bilo.”

Ne bi li svatko kome je dijagnosticirana neka bolest htio hibernirati sve dok se ne pronađe lijek za njegovu bolest? Ako je tako, ne bismo li imali puno ljudi u stanju blizu smrti? I što je s razlikama u bogatstvu, resursima i pristupom toj tehnologiji koja bi mogla spasiti živote?

“Ovo je vrlo slično manipulaciji života i smrti”, izjavio je Krystal. “Nekoga stavite u stanje iz kojeg se neće probuditi nekoliko godina. To nalikuje na putovanje vremenom, sa svim vrstama čudnih i zastrašujućih scenarija.”

Izvor: GenomeLife

Izvor: http://znanost.geek.hr/clanak/studija-na-lemurima-daje-naznake-za-ljudsku-hibernaciju/#ixzz2VoptoXlC

Related Posts

Share This

Leave a Comment