Открытие сделано двумя независимыми научными группами и описано в научных статьях (1, 2), опубликованных в журнале Nature.
Теплокровные животные — короли современной суши. Именно они, за редкими исключениями, образуют верхние звенья пищевых цепей, состоящие из крупных растительноядных и хищников. Встретить по-настоящему большую рептилию (массой в несколько килограммов и более) можно только в жарком климате, но и там они обычно служат пищей теплокровным созданиям. Например, мангуст с удовольствием поужинает даже десятикилограммовой коброй.
В чём секрет такого успеха теплокровных? Дело в том, что постоянная температура тела позволяет биохимическим процессам не зависеть от капризов погоды. А ещё эта температура весьма высока: от 35 градусов Цельсия и выше. Поэтому обмен веществ в таком организме очень интенсивный, что помогает животным иметь сильные мышцы и быстрые реакции.
Впрочем, мы дорого платим за эти преимущества. Большую часть получаемой из пищи энергии млекопитающие тратят на поддержание температуры тела. А что делать, когда пищи недостаточно, как это регулярно бывает зимой за пределами тропиков?
Что ж, в этом случае теплокровному существу выгодно временно стать не таким уж теплокровным. Для этого многие виды в процессе эволюции освоили умение понижать температуру тела и замедлять обмен веществ. Спектр таких состояний простирается от лёгкого оцепенения (торпора) у голодающих мышей до глубокой зимней спячки (гибернации) у их летучих "тёзок".
А вот человек такой способностью не обладает, как бы в унылые ноябрьские дни ни хотелось уснуть до цветущего мая. Между тем медики были бы очень рады уметь погружать пациентов в подобное состояние, например, при сердечном приступе. Ткани впавшего в гибернацию больного меньше нуждались бы в кислороде. Это позволило бы избежать обширного инфаркта, пока кровоснабжение сердца не будет восстановлено.
Возможность заснуть на пару десятков лет, почти не нуждаясь в питании и практически не старея, пригодилась бы и в долгих межзвёздных перелётах. Эта идея давно эксплуатируется фантастами.
Однако нейробиологические механизмы, управляющие подобными состояниями у животных, всё ещё не изучены досконально.
Стимуляция открытых исследователями нейронов погрузила мышей в долгое оцепенение.
Фото Nikhil Makode/CC BY-SA 4.0.
Теперь группа учёных из США и независимая от неё команда японских исследователей совершили прорыв в этой области.
Биологи обнаружили в гипоталамусе мыши группу нейронов, запускающих процесс оцепенения (учёные назвали их Q-нейронами).
Экспериментаторы стимулировали эти нервные клетки с помощью химических веществ и методов оптогенетики. В результате грызуны погружались в торпор, даже не испытывая недостатка калорий. Мыши находились в этом состоянии более 48 часов, то есть более чем вдвое дольше, чем при естественном оцепенении.
Тем не менее после выхода из этого искусственного "сна" у животных не наблюдалось никакого ухудшения состояния здоровья. Грызуны не демонстрировали никаких изменений в поведении или повреждений тканей или органов.
Исследователи проверили свой результат, подойдя к нему с другой стороны. Они блокировали активность Q-нейронов. Из-за этого грызуны не смогли оцепенеть, даже когда голодали.
Интереснее всего то, что эти же нейронные структуры были обнаружены и в мозге крыс, которые в природе не впадают в торпор или другие подобные состояния. Активировав их, биологи "усыпили" и этих грызунов.
Теперь учёные собираются выяснить, у каких ещё видов есть Q-нейроны. Возможно, они обнаружатся и у человека. Тогда множество пациентов в острых состояниях получат шанс сохранить жизнь и здоровье, а фантазии о звездолётах со спящими экипажами станут ближе к реальности.
