למה אנחנו לא גופרים: מדענים רוצים לגרום לאדם למצב שינה

מאות מיני בעלי חיים יכולים לעמוד בתרדמה. קצב חילוף החומרים באורגניזמים שלהם מופחת פי עשרה. הם לא יכולים לאכול ובקושי לנשום. מצב זה ממשיך להיות אחת התעלומות המדעיות הגדולות ביותר. פתרון זה יכול להוביל לפריצות דרך בתחומים רבים, מאונקולוגיה ועד טיסה לחלל. מדענים רוצים לגרום לאדם למצב שינה.

 "עבדתי בשבדיה במשך שנה ולא הצלחתי לגרום לגופרים להירדם במשך שנה", מודה לודמילה קרמרובה, חוקרת בכירה במכון לביופיזיקה תיאורטית וניסויית של האקדמיה הרוסית למדעים (פושצ'ינו). 

במערב מפורטות הזכויות של חיות מעבדה - הצהרת זכויות האדם נחה. אבל לא ניתן לבצע ניסויים על חקר התרדמה. 

– השאלה היא, למה הם צריכים לישון אם חם בבית הגופר וניזון מהבטן? גופרים הם לא טיפשים. כאן במעבדה שלנו הם היו נרדמים איתי מהר! 

לודמילה איבנובנה החביבה ביותר נוקשה באצבעה בחומרה על השולחן ומדברת על הגופר המעבדתי שגר אצלה. "סוסיה!" היא קראה מהפתח. "שלם-שלם!" – ענה הגופר, שבדרך כלל אינו מאולף. סוסיא זו לא נרדמה אפילו פעם אחת בשלוש שנים בבית. בחורף, כשהתקרר בצורה ניכרת בדירה, הוא טיפס מתחת לרדיאטור וחמם את ראשו. "למה?" שואלת לודמילה איבנובנה. אולי המרכז הרגולטורי של התרדמה נמצא איפשהו במוח? המדענים עדיין לא יודעים. אופי התרדמה הוא אחת התככים המרכזיים בביולוגיה המודרנית. 

מוות זמני

הודות למיקרוסופט, השפה שלנו הועשרת במילת באזז נוספת - שינה. זה השם של המצב בו Windows Vista נכנסת למחשב על מנת למזער את צריכת החשמל. נראה שהמכונה כבויה, אבל כל הנתונים נשמרים בו זמנית: לחצתי על הכפתור - והכל עבד כאילו כלום לא קרה. אותו דבר קורה עם אורגניזמים חיים. אלפי מינים שונים - מחיידקים פרימיטיביים ועד למורים מתקדמים - מסוגלים "למות" באופן זמני, מה שנקרא מדעית תרדמה, או היפוביוזיס. 

הדוגמה הקלאסית היא גופרים. מה אתה יודע על גופרים? מכרסמים רגילים כאלה ממשפחת הסנאים. הם חופרים בעצמם את החורפנים, אוכלים דשא, מתרבים. כשהחורף מגיע, הגופרים יורדים למחתרת. כאן, מנקודת מבט מדעית, קורה הדבר המעניין ביותר. תרדמת גופר יכולה להימשך עד 8 חודשים. על פני השטח, הכפור מגיע לפעמים -50, החור קופא עד -5. ואז הטמפרטורה של הגפיים של החיות יורדת ל-2, והאיברים הפנימיים ל-2,9 מעלות. אגב, במהלך החורף, הגופר ישן ברציפות רק שלושה שבועות. ואז הוא יוצא ממצב שינה לכמה שעות, ואז נרדם שוב. בלי להיכנס לפרטים ביוכימיים, נניח שהוא מתעורר לעשות פיפי ומתיחה. 

סנאי אדמה קפוא חי בהילוך איטי: קצב הלב שלו יורד מ-200-300 ל-1-4 פעימות לדקה, נשימות אפיזודיות - 5-10 נשימות, ולאחר מכן היעדרותן המוחלטת למשך שעה. אספקת הדם למוח מופחתת בכ-90%. אדם רגיל לא יכול לשרוד שום דבר קרוב לזה. הוא אפילו לא מסוגל להיות כמו דוב, שהטמפרטורה שלו יורדת לא מעט במהלך תרדמת החורף - מ-37 ל-34-31 מעלות. שלוש עד חמש מעלות אלו היו מספיקות לנו: הגוף היה נלחם על הזכות לשמור על קצב הלב, קצב הנשימה ולהחזיר את טמפרטורת הגוף התקינה למספר שעות נוספות, אבל כשמשאבי האנרגיה נגמרים, המוות הוא בלתי נמנע. 

תפוח אדמה שעיר

האם אתה יודע איך נראה גופר כשהוא ישן? שואל זריף אמירחנוב, חוקר בכיר במכון לביופיזיקה של התא. "כמו תפוחי אדמה מהמרתף. קשה וקר. רק פרוותי. 

בינתיים, הגופר נראה כמו גופר - הוא מכרסם בעליזות זרעים. לא קל לדמיין שהיצור העליז הזה יכול ליפול לפתע ללא סיבה ולבלות כך את רוב השנה, ואז, שוב, ללא סיבה בכלל, "ליפול" מהחושך הזה. 

אחת התעלומות של היפוביוזיס היא שהחיה מסוגלת בהחלט לווסת את מצבה בעצמה. שינוי בטמפרטורת הסביבה אינו נחוץ כלל לשם כך - הלמורים ממדגסקר נופלים לתרדמה. פעם בשנה הם מוצאים שקע, סוגרים את הכניסה והולכים לישון שבעה חודשים, מורידים את טמפרטורת הגוף ל-10 מעלות. וברחוב באותו זמן הכל אותו דבר +30. חלק מהסנאים הקרקעיים, למשל, הטורקסטנים, יכולים גם הם לישון בחום. זה לא כל כך הטמפרטורה מסביב, אלא חילוף החומרים בפנים: קצב חילוף החומרים יורד ב-60-70%. 

"אתה מבין, זה מצב שונה לחלוטין של הגוף", אומר זריף. - טמפרטורת הגוף יורדת לא מסיבה, אלא כתוצאה מכך. מנגנון רגולטורי נוסף מופעל. הפונקציות של עשרות חלבונים משתנות, תאים מפסיקים להתחלק, באופן כללי, הגוף נבנה מחדש לחלוטין תוך מספר שעות. ואז באותן שעות זה נבנה מחדש בחזרה. אין השפעות מבחוץ. 

עצי הסקה ותנור

הייחודיות של תרדמת החורף היא שהחיה יכולה קודם להתקרר ואז להתחמם ללא עזרה מבחוץ. השאלה היא איך?

 "זה מאוד פשוט," אומרת לודמילה קרמרובה. "רקמת שומן חומה, שמעת?

לכל בעלי החיים בעלי הדם החם, כולל בני האדם, יש את השומן החום המסתורי הזה. יתרה מכך, אצל תינוקות זה הרבה יותר מאשר אצל מבוגר. במשך זמן רב, תפקידו בגוף היה בדרך כלל בלתי מובן. בעצם יש שומן רגיל, למה גם חום?

 – אז, התברר ששומן חום משחק תפקיד של תנור, – מסבירה לודמילה, – ושומן לבן הוא רק עצי הסקה. 

שומן חום מסוגל לחמם את הגוף מ-0 ל-15 מעלות. ואז בדים אחרים כלולים בעבודה. אבל זה שמצאנו תנור לא אומר שהבנו איך לגרום לו לעבוד. 

"בטח יש משהו שמפעיל את המנגנון הזה", אומר זריף. – העבודה של האורגניזם כולו משתנה, מה שאומר שיש מרכז מסוים ששולט ומשגר את כל זה. 

אריסטו הוריש ללמוד את תרדמת החורף. אי אפשר לומר שהמדע עושה בדיוק את זה מאז 2500 שנה. ברצינות בעיה זו החלה להיחשב רק לפני 50 שנה. השאלה העיקרית היא: מה בגוף מפעיל את מנגנון התרדמה? אם נמצא את זה, נבין איך זה עובד, ואם נבין איך זה עובד, נלמד איך לגרום לתרדמת חורף אצל אנשים שאינם ישנים. באופן אידיאלי, אנחנו איתך. זה ההיגיון של המדע. עם זאת, עם היפוביוזיס, ההיגיון הרגיל לא עבד. 

הכל התחיל מהסוף. ב-1952 פרסם החוקר הגרמני קרול תוצאות של ניסוי סנסציוני. על ידי החדרת תמצית מוחם של אוגרים, קיפודים ועטלפים ישנים לגופם של חתולים וכלבים, הוא גרם למצב של היפוביוזיס בבעלי חיים שאינם ישנים. כאשר החלו לטפל בבעיה מקרוב יותר, התברר שגורם ההיפוביוזיס כלול לא רק במוח, אלא בכלל בכל איבר של חיה בתרדמת חורף. חולדות עברו תרדמה בצייתנות אם הוזרקו להן פלזמה דם, תמציות קיבה ואפילו רק שתן של סנאים ישנים. מכוס שתן גופר, גם קופים נרדמו. האפקט משוחזר בעקביות. עם זאת, הוא מסרב באופן מוחלט להשתכפל בכל הניסיונות לבודד חומר מסוים: שתן או דם גורמים להיפוביוזיס, אך מרכיביהם בנפרד לא. לא סנאים קרקעיים, לא הלמורים, וגם לא, בכלל, אף אחד מהמתרדמים בגוף לא נמצא משהו שיבדיל אותם מכל האחרים. 

החיפוש אחר גורם ההיפוביוזיס נמשך כבר 50 שנה, אך התוצאה היא כמעט אפס. לא נמצאו הגנים האחראים לתרדמת החורף ולא החומרים הגורמים לו. לא ברור איזה איבר אחראי למצב זה. ניסויים שונים כללו את בלוטות יותרת הכליה, ובלוטת יותרת המוח, ואת ההיפותלמוס, ובלוטת התריס ברשימת ה"חשודים", אבל בכל פעם התברר שהם רק משתתפים בתהליך, אבל לא היוזמים שלו.

 "ברור שרחוק מכל מגוון החומרים שנמצאים בחלק המלוכלך הזה יעיל", אומרת לודמילה קרמרובה. - ובכן, ולו רק בגלל שגם לנו יש אותם בעיקר. אלפי חלבונים ופפטידים האחראים על חיינו עם סנאים טחונים נחקרו. אבל אף אחד מהם - באופן ישיר, לפחות - קשור לתרדמת חורף. 

נקבע במדויק שרק ריכוז החומרים משתנה בגופו של גופר ישן, אך עדיין לא ידוע אם נוצר שם משהו חדש. ככל שהמדענים מתקדמים יותר, כך הם נוטים לחשוב שהבעיה אינה "גורם השינה" המסתורי. 

"סביר להניח שזהו רצף מורכב של אירועים ביוכימיים", אומרת קרמרובה. - אולי קוקטייל פועל, כלומר תערובת של מספר מסוים של חומרים בריכוז מסוים. אולי זה מפל. כלומר, ההשפעה העקבית של מספר חומרים. יתרה מכך, סביר להניח שמדובר בחלבונים ידועים מזמן שיש לכולם. 

מסתבר שתרדמת החורף היא משוואה עם כל המוכרים. ככל שזה פשוט יותר, כך קשה יותר לפתור. 

כאוס מוחלט 

עם היכולת לתרדם, הטבע עשה בלגן מוחלט. האכלת תינוקות בחלב, הטלת ביצים, שמירה על טמפרטורת גוף קבועה - תכונות אלה תלויות בצורה מסודרת על ענפי העץ האבולוציוני. והיפוביוזה יכולה להתבטא בבירור במין אחד ובו זמנית להיעדר לחלוטין אצל קרוב משפחתו הקרוב ביותר. למשל, מרמיטות וסנאים טחונים ממשפחת הסנאים ישנים במינקים שלהם במשך שישה חודשים. והסנאים עצמם לא חושבים להירדם גם בחורף הקשה ביותר. אבל כמה עטלפים (עטלפים), אוכלי חרקים (קיפודים), חיות כיס ופרימטים (למורים) נכנסים לתרדמה. אבל הם אפילו לא בני דודים שניים לגופרים. 

כמה ציפורים, זוחלים, חרקים ישנים. באופן כללי, לא מאוד ברור על סמך מה הטבע בחר בהם, ולא באחרים, כמצבי שינה. והיא בחרה? גם אותם מינים שאינם מכירים כלל את מצב החורף, בתנאים מסוימים, מנחשים בקלות במה מדובר. לדוגמה, כלב הערבה שחור הזנב (משפחה של מכרסמים) נרדם בתנאי מעבדה אם מונעים ממנו מים ומזון ומניחים אותו בחדר חשוך וקר. 

נראה שההיגיון של הטבע מבוסס בדיוק על זה: אם מין צריך לשרוד את עונת הרעב כדי לשרוד, יש לו אפשרות עם היפוביוזה בשמורה. 

"נראה שיש לנו עסק במנגנון רגולטורי עתיק יומין, שטבוע בכל יצור חי בכלל", חושב זריף בקול. – וזה מוביל אותנו למחשבה פרדוקסלית: לא מוזר שגופרים ישנים. הדבר המוזר הוא שאנחנו בעצמנו לא נמצאים בתרדמה. אולי היינו מסוגלים למדי להיפוביוזה אם כל דבר באבולוציה יתפתח בקו ישר, כלומר לפי העיקרון של הוספת תכונות חדשות תוך שמירה על הישנות. 

עם זאת, על פי מדענים, אדם ביחס לתרדמת חורף אינו חסר תקווה לחלוטין. אוסטרלים אבוריג'ינים, צוללני פנינים, יוגים הודים יכולים למזער את הפונקציות הפיזיולוגיות של הגוף. תן למיומנות זו להיות מושגת על ידי אימון ארוך, אבל היא מושגת! עד כה, אף מדען לא הצליח להכניס אדם למצב שינה מלא. נרקוזיס, שינה עייפה, תרדמת הם מצבים קרובים להיפוביוזיס, אך יש להם בסיס שונה, והם נתפסים כפתולוגיה. 

ניסויים להכניס אדם לתרדמת חורף יתחילו בקרוב רופאים אוקראינים. השיטה שפיתחו מבוססת על שני גורמים: רמות גבוהות של פחמן דו חמצני באוויר וטמפרטורות נמוכות. אולי הניסויים הללו לא יאפשרו לנו להבין עד הסוף את מהות התרדמה, אבל לפחות יהפכו את היפוביוזה להליך קליני מלא. 

חולה נשלח לישון 

בזמן התרדמה, הגופר אינו מפחד לא רק מהקור, אלא גם ממחלות הגופר העיקריות: איסכמיה, זיהומים ומחלות אונקולוגיות. מהמגפה מתה חיה ערה ביום, ואם היא נגועה במצב ישנוני, לא אכפת לה. יש הזדמנויות ענקיות לרופאים. אותה הרדמה היא לא המצב הכי נעים לגוף. למה לא להחליף אותו בתרדמה טבעית יותר? 

תארו לעצמכם את המצב: החולה על סף חיים ומוות, השעון קובע. ולעיתים השעות הללו אינן מספיקות כדי לבצע ניתוח או למצוא תורם. ובתרדמה, כמעט כל מחלה מתפתחת כמו בהילוך איטי, וכבר לא מדברים על שעות, אלא על ימים, ואפילו שבועות. אם תתנו דרור לדמיון שלכם, תוכלו לתאר לעצמכם כיצד חולים חסרי תקווה שקועים במצב של היפוביוזה בתקווה שיום אחד יימצאו האמצעים הדרושים לטיפול שלהם. חברות העוסקות בקריוניקה עושות משהו דומה, רק שהן מקפיאות אדם שכבר מת, וזה בקושי ריאלי לשחזר אורגניזם ששכב עשר שנים בחנקן נוזלי.

 מנגנון התרדמה יכול לעזור להבין מגוון מחלות. לדוגמה, המדען הבולגרי וסלין דנקוב בספרו "על קצה החיים" מציע לשים לב לביוכימיה של דוב ישן: "אם מדענים מצליחים להשיג בצורתו הטהורה חומר (ככל הנראה הורמון) שנכנס לגוף מההיפותלמוס של דובים, שבעזרתו תהליכי החיים מוסדרים במהלך תרדמת החורף, אז הם יוכלו לטפל בהצלחה באנשים הסובלים ממחלת כליות. 

עד כה, הרופאים נזהרים מאוד מהרעיון של שימוש בתרדמת חורף. ובכל זאת, מסוכן להתמודד עם תופעה שאינה מובנת במלואה.