Czym właściwie jest hibernacja?
Hibernacja to określenie stanu fizjologicznego polegającego na znaczącym obniżeniu aktywności metabolicznej. Tempo metabolizmu maleje nawet nawet o 95 proc. Zdolność wchodzenia w stan hibernacji jest przystosowaniem ewolucyjnym pozwalającym przetrwać w trudnych warunkach środowiskowych – zwłaszcza zimą, gdy brakuje pożywienia i panują niskie temperatury. W trakcie hibernacji:
temperatura ciała może spaść niemal do temperatury otoczenia (2–5°C);
częstość akcji serca obniża się do kilku uderzeń na minutę;
częstość oddechów spada, czasami dochodzi nawet do chwilowego bezdechu;
organizm zużywa minimalne ilości energii;
funkcje życiowe zostają „zawieszone”, ale – co bardzo istotne – nie ustają.
Hibernacja często mylona bywa ze snem zimowym, który występuje np. u niedźwiedzi. Warto jednak zaznaczyć, że zwierzęta te okresowo się wybudzają i utrzymują wyższą temperaturę ciała niż gatunki wchodzące w stan hibernacji.
Przeczytaj również:
Zespół sztywnego człowieka – przyczyny, objawy, długość życia
Gatunki, które wchodzą w stan hibernacji
Hibernacja to przystosowanie ewolucyjne wielu gatunków. Zwierzęta hibernujące to, między innymi:
nietoperze – temperatura ich ciała może spaść do zaledwie kilku stopni Celsjusza;
gryzonie (np.: chomiki, świstaki, susły);
jeże i płazy.
Celem hibernacji jest oszczędzanie energii wykorzystywanej przez komórki ciała i przetrwanie okresu, w którym zdobycie pożywienia byłoby zbyt kosztowne lub niemożliwe. Hibernujące zwierzęta wykształciły szereg przystosowań, dzięki którym podczas długiego snu nie zamarzają:
Gromadzą zapasy tłuszczu (głównie brunatnego), który jest silnie unaczynioną tkanką – jego powolne spalanie daje niezbędny zapas energii.
Przyoblekają się specjalną, zimową, niezwykle grubą sierścią.
Przed zaśnięciem starannie przygotowują legowisko.
Gromadzą glicerol lub też wytwarzają specjalne białka, które chronią przed wytrącaniem się kryształków lodu w tkankach i krwi.
Jednak mimo że organizm spowalnia procesy życiowe, zachowuje zdolność do samoregulacji i reakcji na zagrożenia.
Proces hibernacji – czy jest możliwy u człowieka?
Póki co człowiek nie potrafi samodzielnie wejść w stan hibernacji. Niemniej naukowcy nie ustają w wysiłkach, aby stało się to możliwe – nie tylko w filmach science fiction.
Głównym problemem stojącym na drodze do tego osiągnięcia jest bardzo wąski zakres temperatur, w którym ludzki organizm utrzymuje homeostazę – już temperatura ciała poniżej 35°C może nieść niebezpieczne powikłania dla zdrowia.
Hibernacja „za życia” jest w tej chwili niemożliwa, niemniej na amerykańskim rynku działa organizacja non profit, Alcor Life Extension Foundation, która zajmuje się krioprezerwacją… zwłok. Po co? Z nadzieją, że dzięki postępowi medycyny po latach uda się ożywić zmarłych, usuwając przyczynę ich zgonu. Jak dotąd jednak na nikim procedura ta nie powiodła się.
W kulturach Wschodu znane są relacje o joginach, mnichach czy fakirach, którzy potrafią na wiele godzin spowolnić oddech i tętno – do poziomu niemal niewykrywalnego.
W niektórych przypadkach mierzalne funkcje życiowe były tak zredukowane, że osoby te uznawano za martwe. Choć trudno potwierdzić te zjawiska naukowo, pojawiają się dowody na to, że głęboka medytacja i umiejętność kontroli oddechu mogą wpływać na funkcje autonomicznego układu nerwowego i prowadzić do znacznego spowolnienia metabolizmu.
Hibernacja ludzi w kosmosie – czy to science fiction?
W dziełach popkultury o życiu w kosmosie hibernacja jest częstym sposobem na przetrwanie długich podróży międzygwiezdnych. Astronauci „zasypiają” w kapsułach, by obudzić się dopiero po latach – wypoczęci, w dobrym zdrowiu, gotowi do spełnienia swoich misji.
Powoli te historie przestają być wyłącznie fikcją. Agencje kosmiczne – między innymi w Europejskiej Agencji Kosmicznej i w NASA – od lat rozważają indukowaną hipotermię jako sposób na: ograniczenie zużycia tlenu, żywności i energii w trakcie długich lotów.
Wieloletnie testy nie przynosiły jak dotąd spektakularnych efektów, ale wszystko może się zmienić dzięki eksperymentom z wykorzystaniem… krwi nietoperzy.
Naukowcy zaobserwowali, że erytrocyty hibernujących nietoperzy stają się grubsze, przy czym nie tracą elastyczności. Dłużej pozostają w naczyniach włosowatych płuc oraz mięśniach, pozwalając na efektywniejsze wykorzystanie tlenu. „Zmuszenie” ludzkich czerwonych krwinek do podobnego zachowania może być elementem przybliżającym nasz gatunek do zdolności do hibernacji.
Przeczytaj również:
Co się dzieje z człowiekiem w kosmosie?
Terapeutyczna hipotermia, czyli sztuczna „hibernacja” w medycynie
W szpitalach – podczas wielu zabiegów – stosuje się hipotermię terapeutyczną, czyli celowe obniżenie temperatury ciała pacjenta, np. po nagłym zatrzymaniu krążenia. Obniżenie temperatury do ok. 32–34°C:
zmniejsza zapotrzebowanie mózgu na tlen,
spowalnia procesy neurodegeneracyjne,
może zwiększyć szansę na przeżycie i odzyskanie sprawności po reanimacji.
To kontrolowany, odwracalny stan obniżonej aktywności fizjologicznej, który przypomina hibernację, ale jest indukowany sztucznie, trwa znacznie krócej i wymaga intensywnego nadzoru.
Jak wywołuje się stan hipotermii w warunkach szpitalnych? Pierwszym etapem jest obniżenie temperatury ciała pacjenta:
metodami zewnętrznymi (koce chłodzące, zimne okłady),
metodami wewnętrznymi (dożylne podanie zimnych płynów, krążenie pozaustrojowe).
Następnie dąży się do utrzymania hipotermii, stale monitorując: temperaturę ciała, parametry życiowe, poziom elektrolitów. Chory pozostaje pod działaniem środków uspokajających i rozluźniających mięśnie, aby zapobiegać dreszczom.
Ostatnim etapem, już po zakończeniu interwencji medycznej, jest ogrzewanie pacjenta. Ważne, aby proces ten zachodził powoli (ok. 0,5°C na godzinę) – zbyt gwałtowne podniesienie temperatury mogłoby doprowadzić do: nagłego rozszerzenia naczyń (hipotensji), zaburzeń elektrolitowych i arytmii.
Anabioza, letarg i inne „pozorne śmierci”
W przyrodzie część zwierząt wykorzystuje inne, zbliżone do hibernacji i równie fascynujące zjawiska w celach przetrwania. Służą one spowolnieniu procesów życiowych i które przypominają stan „zawieszenia życia”. Zalicza się do nich:
Kryptobiozę (anabiozę) – organizm nie wykazuje oznak życia, ale zachowuje potencjał do odradzania (np. niesporczaki, które potrafią przetrwać w próżni kosmicznej). To ekstremalna forma życia w uśpieniu, np. jaja wodnych skorupiaków mogą „odżyć” po latach suszy.
Diapauzę – stan uśpienia fizjologicznego u owadów i innych bezkręgowców, który pozwala im przetrwać niekorzystne warunki środowiskowe, niezależnie od bieżącego klimatu,
Estywację – forma letniego odrętwienia u niektórych zwierząt (np. ślimaków, płazów), która pomaga przetrwać okresy suszy i wysokich temperatur poprzez spowolnienie metabolizmu.
Granica między życiem a śmiercią nie zawsze jest wyraźna – i bywa zaskakująco elastyczna.
