Веселин Денков - На грани жизни

В тропических странах в летнюю спячку впадают и многие виды ящериц. Степные черепахи, обитающие в среднеазиатских пустынях, также впадают в летнюю спячку, при которой процессы обмена веществ значительно замедлены.

Летняя спячка является патентом и некоторых теплокровных млекопитающих, обитателей: степей и пустынь, таких, как туркестанский и североамериканский суслики, сенегальский еж и другие. С наступлением сильной жары они впадают в состояние оцепенения на продолжительный срок.

Известно, что все обитатели пустыни испытывают недостаток воды. Но различные виды животных преодолевают это затруднение различными способами. Среднеазиатский тонкопалый суслик (Spermophilopsis leptodactylus) зарывается в глубокие норы, где температура не такая высокая, как на поверхности песка, и расход воды соответственно меньше.

Из мелких животных, обитающих в жаркой, сухой и скудной растительностью пустыне Мохаве в Калифорнии, интересен один вид сусликов, названный в «честь пустыни» мохавеским. Американские ученые Джордж Бартоломью и Джек Хедзен изучали экологию и поведение этого грызуна в природных и лабораторных условиях. Суслик, достигающий 15 см длины и 150 г веса, коричневого цвета, роет себе нору в рыхлом песке в тени деревьев и кустов, растущих в пустыне и снабжающих его пищей. Большую часть года — с августа до марта — мохавеский суслик остается в своей норе в состоянии оцепенения. В весенние месяцы, когда растительность пустыни находится в расцвете, он покидает свое убежище, чтобы продолжить свой род и накопить жир, готовясь к возвращению под землю. В лабораторных условиях этот суслик вел себя так же, как и в природных, что способствовало исследованиям. Было установлено, что он активен с марта до августа. В остальную часть года даже при комнатной температуре, несмотря на изобилие пищи и воды, он периодически впадал в состояние оцепенения, длившееся от нескольких часов до нескольких суток. Это состояние чередующихся периодов сна и бодрствования продолжалось от позднего лета до ранней весны и включало в себя два самостоятельных процесса — зимнюю и летнюю спячки, которые, в сущности, сливались в один общий сон. Исследования двух американских ученых показали, что у мохавеского суслика эти два процесса — нечто другое, как две стороны одного и того же физиологического явления. При впадении животного в состояние оцепенения потребление кислорода и температура тела резко падают, причем температура тела соответствовала температуре окружающей среды или слегка превышала ее. Его дыхание останавливалось на продолжительный период времени, а пульс был замедленным. При пробуждении у суслика восстанавливалась нормальная температура тела, нормализовалась частота дыхания, причем увеличивалось потребление кислорода, ускорялось сердцебиение, появлялась дрожь (при которой выделялось тепло). Пробуждение происходило очень быстро — для него требовалось не больше часа. Оно могло произойти внезапно от сильного шума или прикосновения, тогда как для впадания в состояние оцепенения суслику было необходимо почти 6 ч. После пробуждения потребление кислорода достигало максимума через 15–20 мин, а температура тела повышалась от 20 до 30 °C за 20–35 мин. Обмен веществ начинал повышаться при температуре окружающей среды 36,6 °C. При температуре окружающей среды 20 °C потребление кислорода оцепеневшим сусликом составляло только около 1/10 от того, каким оно было в состоянии бодрствования при той же температуре. Главными источниками энергии для организма во время зимней и летней спячки служил накопленный в период активности жир. Ученые вычислили, что окисление 1 г жира требует 2 л кислорода, что означает, что впавший в оцепенение суслик, весящий 300 г и использующий 0,8 м3 кислорода на 1 г массы в течение 1 ч, сжигает 0,29 г жира ежедневно. Следовательно, за 172 дня зимней и летней спячки он расходует 50 г жира, которые полностью удовлетворяют его потребности в энергии. А это составляет ровно половину того запаса жира, который накапливает грызун в период своей активной жизни в бодрствующем состоянии.

Пример с мохавеским сусликом показывает, что, в сущности, оба вида спячки (летняя и зимняя) — это только две стороны одного и того же физиологического явления- защитно-приспособительной реакции организма.

Современной фармакологической науке известно немало химических снотворных веществ, вызывающих впадание в глубокий сон. Однако эти синтетические соединения обычно обладают вредным побочным действием, еще более нежелательным, когда их применяют к больному человеку (например, при операции). Вот почему усилия ученых еще в начале нашего столетия были нацелены на синтезирование подопытными животными так называемого фактора сна. Предполагается, что синтез фактора сна откроет возможность для экспериментов, с помощью которых можно будет исследовать физиологическую природу сна.

Еще в 1913 г. французские ученые извлекали спинномозговую жидкость у лишаемых сна собак и вводили ее другим собакам, после чего те спали значительно больше нормы.

Значительно позже фактор сна изучали швейцарские исследователи из Базельского университета. Им удалось выделить из венозной крови мозга спящего кролика вещество, которое ввели другому, бодрствующему кролику, вызвав у него сон. Опыты с животными показали, что во время сна в крови и в спинномозговой жидкости образуется вещество, которое, если его ввести другому, бодрствующему, животному, вызывает у него сон.

Швейцарский ученый М. Монэ после сложных и продолжительных опытов в 1974 г. сумел выделить это вещество в чистом виде. Оно оказалось белковым соединением, точнее, полипептидом, состоящим из 9 аминокислот с молекулярным весом 860. Определение последовательности расположения аминокислот в пептидной цепи должно открыть ученым путь к синтезированию этого вещества.

Независимо от усилий швейцарского ученого после восьмилетних исследований группа ученых из Гарвардского университета также обнаружила, что сон у животных вызывают белки. Исследователи нашли быстрый и безболезненный способ извлечения спинномозговой жидкости у коз. Они показали, что жидкость вызывала более длительный, чем нормальный, сон у подопытных крыс, кошек и кроликов. Было установлено, что тот же фактор может быть извлечен из мозга лишенных сна животных сразу же после их умерщвления.

В последнее время многие исследователи из разных стран стремятся выделить фактор, вызывающий зимнюю и летнюю спячку у животных. Некоторые ученые предполагают, что этот фактор находится в крови, другие — в различных тканевых жидкостях, а третьи — в мозговой нервной ткани. Так, например, исследования американских ученых А. Дейва и У. Спериера в 1969 г. показали, что сыворотка крови, взятой у сусликов, находящихся в состоянии зимней спячки, и введенная сусликам в их активный период летом, вызывала впадание их в зимнюю спячку. Даже человекообразные обезьяны поддавались ее воздействию — теряли аппетит, у них замедлялся пульс и температура тела понижалась на 2–8 °C. Активная составная часть сыворотки крови еще не выделена, но предполагается, что она действует как регулятор количества определенных гормонов. Доказательством этого служит тот факт, что суслики, которым вводили гормон тестостерон, просыпались от зимней спячки раньше других зимоспящих животных.