Naukowcy ujawniają sekrety hibernacji niedźwiedzi

Niedźwiedzie z Alaski, które przespały zimę w gawrze pełnej urządzeń pomiarowych, dały naukowcom okazję do badań hibernacji dużego ssaka. Okazało się, że przy niewielkim spadku temperatury ciała drastycznie spada tempo przemian metabolicznych u tych zwierząt.

Wyniki badania mogą być cenne w poszukiwaniach nowych metod pomocy medycznej czy w przygotowaniach do załogowego lotu w kosmos – czytamy w „Science”.

Pracownicy amerykańskiego Alaska Department of Fish and Game schwytali kilka amerykańskich niedźwiedzi czarnych, zwanych też baribalami (Ursus americanus), które zanadto zbliżyły się do miast.

Zwierzęta przewieziono do Institute of Arctic Biology na University of Alaska Fairbanks i umieszczono z dala od ludzi, w pomieszczeniach zbudowanych na wzór naturalnych gawr. Nory naszpikowano sprzętem badawczym: noktowizyjnymi kamerami, czujnikami ruchu i innymi zdalnie sterowanymi urządzeniami. Każdemu zwierzęciu zamocowano też przekaźnik radiowy i mierniki temperatury ciała, tempa pracy serca i aktywności mięśni.

Urządzenia pracowały bez przerwy przez pięć miesięcy hibernacji, dzięki czemu naukowcy zyskali niespotykaną okazję dokładnego przebadania zjawiska hibernacji niedźwiedzi. W normalnych warunkach zwierzęta te zimują w lesie. W tym czasie nie jedzą, nie piją i nie wydalają. Dopiero po upływie pięciu – siedmiu miesięcy wychodzą z gawr, a ich organizmy znajdują się niemal w takim samym stanie, w jakim jesienią zasypiały.

Choć baribale w czasie snu zimowego tylko nieznacznie obniżają temperaturę ciała, to ich metabolizm zwalnia dramatycznie – stwierdzili naukowcy. Dla badaczy było to zaskoczeniem, zwłaszcza dlatego, że przeważnie przy spadku temperatury ciała o 10 stopni C. zachodzące w organizmie procesy chemiczne i biologiczne wyhamowują mniej więcej o połowę. Tymczasem uśpione niedźwiedzie z Alaski „schłodziły się” zaledwie o pięć czy sześć st. Celsjusza, a tempo ich przemian metabolicznych zmalało o 75 proc. w stosunku do aktywności charakterystycznej dla lata (co obliczono na podstawie informacji o zużyciu tlenu). Zwolniły również ich serca – z około 55 do ok. 14 uderzeń na minutę.

Badacze zauważyli też, że temperatura ciała niedźwiedzi wahała się od 30 do 36 st. C, i że odbywa się to w powolnych cyklach, trwających od dwóch do siedmiu dni. Takich dużych, kilkudniowych wahań nie obserwowano dotąd u żadnych zimujących zwierząt.

Jedna z samic, której ciąża przypadła na czas hibernacji, na początku utrzymywała normalną temperaturę ciała, charakterystyczną dla okresu aktywności. Podczas zimowego snu urodziła młode, które jednak zmarło z powodu wrodzonej przepukliny przeponowej. Później temperatura jej ciała zaczęła spadać, osiągając zmienny cykl zauważony u innych, zahibernowanych baribali.

Zaskoczeniem okazał się również to, że metabolizm baribali pozostał stłumiony jeszcze przez kilka tygodni po wybudzeniu z drzemki.

Zdaniem badaczy, dane z eksperymentu mogą znaleźć zastosowanie m.in. w doskonaleniu metod opieki medycznej. „Kiedy baribale budzą się po zimie, nie ubywa im masy mięśni ani kości, a ich funkcje życiowe nie są upośledzone, co zdarza się długo unieruchomionym i nieaktywnym ludziom” – zauważa jeden z uczestników badania, Brian Barnes.

„Gdybyśmy odkryli genetyczne i molekularne podstawy takiej ochrony – jak i mechanizmów, które pozwalają ograniczyć metaboliczne wymagania organizmu, być może udałoby się opracować nowe rodzaje terapii czy leków przeciw osteoporozie albo atrofii mięśni. Może nawet dałoby się wprowadzać rannych ludzi w stan ograniczenia lub zawieszenia czynności życiowych – do momentu, kiedy można im zapewnić pomoc. To oznaczałoby, że godzinę decydującą o ich życiu lub śmierci wydłużamy do całego dnia albo nawet tygodnia” – dodaje.

Badania hibernacji mogą się też przydać w eksperymentach związanych z potencjalnym wysłaniem człowieka w bardzo długą podróż kosmiczną.