Животный мир

Животные разных континентов земли

У всех бывают тяжёлые времена, но некоторые теплокровные животные переживают их в бессознательном состоянии — спячке. Подавлен метаболизм, упала температура тела, замедлилось дыхание. Организм не ест, минимально изнашивается и почти не стареет. Такие радикальные изменения в физиологии называются гибернацией, что не совсем корректно: раньше этим словом обозначали только зимнюю спячку, а гибернация бывает и летней. Но термин прижился в науке, а науки вокруг этого явления много.

Как происходит спячка у животных


Спячка - это замедление метаболизма, а понижение температуры тела хотя ей и способствует, не является обязательным,— говорит Сандра Мартин, профессор Университета Колорадо, автор множества научных работ по исследованию спячки. — Например, температура тела мадагаскарских лемуров, впадающих в спячку при температуре около 30 °С, не опускается ниже температуры окружающей среды. Некоторые животные погружаются в спячку при падении температуры тела лишь немного ниже 37 °С.

Так чего же не хватает животным, впадающим в спячку? Раз недостаток тепла — это не основной фактор, может быть, решающую роль играет снижение потребляемых калорий? Есть основания полагать, что это так. Например, если осенью подкармливать готовящихся к гибернации бурундуков, серых мышиных лемуров или золотистых иглистых мышей, все они либо впадут в спячку позже обычного, либо будут спать не так долго.

Интересно, что иногда это состояние бывает вызвано недостатком какого-то одного компонента пищи, Так, если в рационе желтобрюхого сурка увеличивать количество а-линоленовой кислоты (одна из незаменимых жирных кислот), он может вообще не залечь в спячку,

Кроме того, гибернацию может спровоцировать отсутствие воды. Экспериментально доказано: животные, которых совсем не поили, впадают в спячку быстрее и спят дольше, чем зверьки, не испытывающие недостатка в воде,

Ещё один важный фактор - непредсказуемость среды. Это продемонстрировали в 2006 году австралийские учёные, устроившие своим лабораторным хомякам поистине непредсказуемую жизнь: кормили их как придётся, так что бедные грызуны не знали, смогут ли они сегодня поесть, и если да, то насколько плотно. В таких условиях хомяки впадали в спячку с большей вероятностью и спали даже дольше, чем животные, которые еду получали в меньших количествах, но регулярно.

Однако и к проблеме еды спячка тоже не сводится. Как установили в 2011 году учёные из Университета  Аляски, у чёрных медведей, выходящих из спячки, скорость обмена веществ возвращается к норме лишь спустя три недели.

Может быть, пищеварительная система медведей в период спячки настолько атрофируется, что требуется время на то, чтобы её активность восстановилась до прежнего уровня? — рассуждает Сандра Мартин. - Из-за неэффективной работы кишечника медведь может быть просто неспособен сразу вернуться к прежним скоростям метаболизма, даже если его температура уже пришла в норму

В лаборатории показали, что объём мышц впавших в спячку тринадцатиполосных сусликов уменьшается лишь до определённого момента, а потом, пока животное ещё спит, начинает расти, как бы подготавливая суслика к будущему пробуждению. При этом масса животного продолжает падать. Получается, что мышцы так важно подготовить к пробуждению, что животное тратит на это ресурсы даже в условиях их катастрофической нехватки. И, что интересно, организм понимает, когда нужно начинать готовить мышцы. То есть животное может, проснувшись, питаться по-прежнему скудно, а может и вовсе растратить последнюю энергию на подготовку к пробуждению. Значит, где-то в организме есть внутренний «наблюдатель», поглядывающий на часы.

Ни один зверь не проводит весь период гибернации в состоянии подавленного обмена веществ. Хотя бы раз в неделю спящие животные ненадолго просыпаются. Некоторые во время этих кратких пробуждений успевают даже выйти из норы и немного поесть. Но чаще животные остаются в своих убежищах и ничего особенного не делают. Однако их метаболизм становится более активным.

Чередование периодов глубокой спячки и пробуждения напоминает смену циклов сна и бодрствования. Поэтому некоторые учёные предполагают, что при гибернации у животных происходит замедление хода внутренних (биологических) часов, а это может быть связано с угнетением работы генов, управляющих этими часами,

Для подтверждения этой гипотезы нужно было проверить, действительно ли активность генов биологических часов во время спячки похожа на активность большинства других генов, то есть резко подавлена.

В 2007 году этим занялись учёные из Университета Луи Пастера. Исследователи наблюдали за работой генов в супрахиазматическом ядре (это главные часы организма, под которые подстраиваются часы всех клеток) мозга хомячков. Эксперименты показали: гены Per1, Рег2 и Bmal1 в периоды глубокой спячки неактивны, то есть либо часы вовсе не идут, либо их ход сильно замедлен. При этом количество мРНК гена, важного для синтеза мелатонина, на протяжении всей фазы глубокой спячки было таким, как будто животное считало, что длится ночь.

Сон животных схож со спячкой и в другом: во сне тоже немного падает температура тела, изменяется электроэнцефалограмма. Всё это подтверждает связь спячки с замедлением хода биологических часов. Но где тут причина, а где следствие — начинается ли спячка из-за замедления часов или изменение их хода происходит в результате торможения обмена веществ во время гибернации,—пока неясно.

Интересно, что на моменты коротких пробуждений уходит около 70 % энергии, которую животное расходует во время спячки, При этом длятся они в сумме около одной десятой всего периода гибернации. Раз это оживление метаболизма обходится животному так дорого, значит, оно или очень важно, или же представляет собой побочный эффект.

Вероятно, за период глубокой спячки накапливается (или, наоборот, заканчивается) какое-то важное вещество, баланс которого приходится регулировать во время пробуждения. Известно несколько кандидатов на роль такого фактора, но ни для одного из них аккуратно не доказано, что это именно он заставляет животное прерывать глубокую спячку.

 

Белок-обогреватель


Иногда температура тела пребывающих в спячке зверей опускается ниже нуля по Цельсию. Мозг тоже сильно остывает, однако всё равно остаётся теплее остальных органов. Благодаря этому, даже находясь в глубокой гибернации, животные могут реагировать на некоторые раздражители и просыпаться, если это жизненно необходимо. Напрашивается предположение, что в мозге впадающих в спячку зверей работает некий «обогреватель»,

Коллектив учёных из Йельского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Висконсина подтвердил наличие такого элемента — им оказался белок термогенин (UCP1), который генерируется в бурой жировой ткани (она есть у животных, впадающих в спячку, и у младенцев). Причём вырабатывается он в мозге только тех животных, которым действительно необходим, и лишь зимой во время сезонной спячки, А у зверей, не склонных к гибернации, UCP1 в нервных клетках не образуется. Этот белок расходует огромное количество энергии только на обогрев, а зачем, например, волку, который круглый год рыскает по лесам в поисках пищи, тратить энергию на обогрев мозга? Лучше израсходовать её на работу мышц — не зря ведь говорят, что волка ноги кормят

 



Интересное

Красная книга