How does hibernation work? - Sheena Lee Faherty

Translator: Ilmārs Mežaraups Reviewer: Ilze Garda

Uz kosmosa kuģa klāja astronauti iestata taimeri,

Onboard the spacecraft, the astronauts preset the timer,

enclose themselves in capsules,

ieslēdzas kapsulās

and fall into a deep hibernation

un ieslīgst dziļā hibernācijā,

that’ll carry them several hundred years into the future.

kas viņus aizvedīs vairāku gadu simtu tālā nākotnē.

This is a familiar scene in many sci-fi films,

Šī ir pazīstama aina daudzās zinātniskās fantastikas filmās,

but could humans ever actually hibernate in real life?

bet vai realitātē cilvēki patiesi spētu hibernēties?

Researchers interested in this question turn to the animal kingdom,

Šajā jautājumā ieinteresēti pētnieki atbildes meklē dzīvnieku valstī,

where hibernation is commonplace,

kur hibernācija ir ierasta

occurring in over 200 species that we know of.

un novērojama vairāk nekā 200 mums zināmās sugās.

Take the Arctic ground squirrel.

Apskatīsim polāro susliku,

Native to the North American tundra and northern Russia,

kas dzīvo Ziemeļamerikas tundrā un Krievijas ziemeļos.

this animal burrows beneath the permafrost

Šis dzīvnieks ierokas zem mūžīgā sasaluma,

and slips into a state of suspended animation,

tā dzīvības procesi gandrīz apstājas,

its body temperature plummeting to a frigid -2.9 degrees Celsius.

un ķermeņa temperatūra nokrītas līdz ledusaukstiem -2,9 Celsija grādiem.

Others, like the female black bear, can multitask,

Citi, piemēram, melno lāču mātīte, var darīt vairākas lietas vienlaikus –

giving birth and lactating while they’re hibernating through the winter.

ziemas guļas laikā tā spēj dzemdēt un dot pienu mazulim.

The fat-tailed dwarf lemur prepares for its long dormancy

Vidējais pundurlemurs garajai atpūtai gatavojas,

by gorging on food and storing the majority of its fat reserves in its tail,

uzbarojoties un lielāko daļu tauku rezervju noglabājot savā astē,

doubling its body weight.

Dzīvnieka svars šajā laikā dubultojas,

After hibernation, it emerges looking as svelte as ever.

bet pēc hibernācijas tas parādās tikpat slaids kā agrāk.

So why do these animals go to such extremes?

Kādēļ dzīvniekiem vajag šādas galējības?

Hibernation is a necessity,

Hibernācija ir nepieciešamība,

a survival tactic for making it through the harsh winter months

tā ir izdzīvošanas taktika skarbajos ziemas mēnešos,

when dwindling food and water reserves threaten survival.

kad dzīvību apdraud pārtikas un ūdens daudzuma samazināšanās.

For many years, experts believed hibernation happened

Ilgus gadus eksperti uzskatīja, ka hibernācija notiek

tikai vietās ar arktisku vai mērenu temperatūru,

only in arctic and temperate environments.

But more recently, they’ve discovered animals hibernating

taču vēlāk hibernējoši dzīvnieki tika atklāti

even in arid deserts and tropical rainforests.

pat sausos tuksnešos un tropu lietusmežos.

As hibernation kicks in,

Sākoties hibernācijas procesam,

animals’ heartbeats usually slow to about 1 to 3% of their original speed,

dzīvnieku sirdsdarbība palēninās līdz aptuveni 1–3% no sākotnējā ātruma.

like the dwarf lemur’s,

Piemēram, pundurlemura pulss

which drops from its usual roughly 180 beats per minute

nokrītas no ierastajiem ap 180 sitieniem minūtē

to just around four.

līdz aptuveni četriem.

Breathing also declines dramatically

Strauji palēninās arī elpošana –

to just one breath every 10 to 21 minutes in the lemur’s case.

hibernējies lemurs ievelk elpu tikai reizi 10 līdz 21 minūtē.

And black bears, like most hibernators,

Melnie lāči, gluži kā lielākā daļa pārziemotāju,

don’t urinate or defecate the entire hibernation season.

neurinē un neizkārnās visu hibernācijas periodu.

Hibernating animals appear to stay alive

Pārziemojošie dzīvnieki izdzīvo,

by having just enough blood and oxygen moving around their bodies.

jo to ķermenī joprojām cirkulē pietiekami daudz asiņu un skābekļa.

And scans of hibernating animals reveal that their brain activity

Hibernējošo dzīvnieku skenējumi parāda,

ka to smadzenēs tikpat kā nav aktivitātes.

has just about flat-lined.

But hibernation isn’t a long winter’s nap.

Bet hibernācija nav tikai ilga ziemas snauda.

As far as researchers know,

Ciktāl pētniekiem zināms,

in lemurs and ground squirrels anyway,

vismaz lemura un suslika gadījumā,

the animals aren’t even sleeping for most of it.

dzīvnieki lielāko daļu hibernācijas nemaz neguļ.

Hibernation is actually made up of regular bouts of reduced metabolic rate

Tā patiesībā sastāv no regulāriem torpora periodiem,

kad palēninās vielmaiņa un pazeminās ķermeņa temperatūra.

and body temperature known as torpor.

Animals can be in torpor for a few days to five weeks,

Torpora stāvoklī dzīvnieki var pavadīt no dažām dienām līdz pat piecām nedēļām,

after which they resume normal metabolic rate and body temperature

tad uz aptuveni 24 stundām atjaunojas normāla vielmaiņa un ķermeņa temperatūra

for about 24 hours,

before going back into torpor again.

bet pēc tam dzīvnieks atkal ieslīgst torporā.

The phenomenon is known as an interbout arousal,

Šo fenomenu dēvē par starpciklisku uzbudinājumu,

and why it occurs is still a mystery.

un joprojām nav zināms, kādēļ tas notiek.

The behaviors inherent in hibernation,

Hibernācijai raksturīgā uzvedība,

like going five weeks without sleep,

piemēram, piecas nedēļas bez miega

or dropping to near-freezing body temperatures

vai gandrīz pilnīga ķermeņa atdzišana,

would be potentially fatal to non-hibernating species like us.

tādām nehibernējošām sugām kā cilvēkiem visticamāk būtu letāla.

To find out how hibernators are able to do this,

Lai atklātu, kā ar to tiek galā hibernējošie dzīvnieki,

researchers turned their attention to those animal’s genomes.

pētnieki pievērsās šo dzīvnieku genomiem.

So far, they’ve discovered that hibernation is controlled by genes

Līdz šim izpētīts, ka hibernāciju kontrolē gēni,

that turn off and on in unique patterns throughout the year,

kas izslēdzas un ieslēdzas noteiktos gada laikos,

fine-tuning the hibernator’s physiology and behavior.

pieregulējot arī dzīvnieka fizioloģiju un uzvedību.

For example, ground squirrel, bear and dwarf lemur studies

Piemēram, susliku, lāču un pundurlemuru pētījumi atklāj,

have revealed that these animals are able to turn on the genes

ka šie dzīvnieki spēj ieslēgt tauku vielmaiņu kontrolējošos gēnus

that control fat metabolism

precisely when they need to use their fat stores

tieši tad, kad tauku rezerves jāizmanto kā degviela,

as fuel to survive long periods of fasting.

lai izdzīvotu garajos badošanās periodos.

Šādi gēni ir visiem zīdītājiem,

And the genes in question are present in all mammals,

which means that researchers could study hibernating mammals

tas nozīmē, ka zinātnieki varētu pētīt hibernējošos dzīvniekus,

to see how their unique control of physiology might help humans.

lai noskaidrotu, kā to unikālā spēja kontrolēt savu fizioloģiju

varētu palīdzēt cilvēkiem.

Understanding how hibernators deal with reduced blood flow

Izpratne par to, kā hibernējošie dzīvnieki tiek galā ar pavājinātu asinsriti,

could lead to better treatments for protecting the brain during a stroke.

varētu palīdzēt pilnveidot metodes smadzeņu aizsardzībai insulta laikā.

Figuring out how these animals avoid muscle deterioration

Atklājot, kā šie dzīvnieki izvairās no muskuļu bojājumiem,

might improve the lives of bedridden patients.

varētu uzlabot pie gultas piekaltu pacientu dzīvi.

And studying how hibernating animals control their weight with ease

Un izpētot, kā hibernējošie dzīvnieki bez problēmām kontrolē savu svaru,

could illuminate the relationship between metabolism and weight gain in humans.

varētu atklāt sakarības starp vielmaiņu un svara pieaugumu cilvēkos.

And yes, more research in this area

Un, jā, turpmāki pētījumi šajā jomā

might someday make human hibernation a real possibility.

kādreiz varētu padarīt iespējamu arī cilvēku hibernāciju.

Imagine our surprise if the key to intergalactic travel

Iedomājies mūsu pārsteigumu, ja starpgalaktisko ceļojumu atslēga

turns out to be ground squirrels, black bears, and dwarf lemurs.

izrādītos polārie susliki, melnie lāči un pundurlemuri!