Tokie eksperimentai atvertų kelią mokslinėje fantastikoje dažnai sutinkamai idėjai, kai ilgalaikėse kosminėse misijose įgulos nariai savaitėms ar mėnesiams užmigtų apsauginiu miegu.
Metų trukmės kelionėje į Marsą miegojimas ne tik padėtų išvengti nuobodulio mažytėje kosminėje kapsulėje, bet ir sumažintų misijos išlaidas – nes miegantiems įgulos nariams nereikėtų nei valgyti, nei gerti, o deguonies jiems prireiktų kur kas mažiau nei būdraujant.
Yra ir kitų, gana keistų hibernacijos privalumų. Tyrimai su gyvūnais rodo, kad hibernuojančių astronautų kūnai gali patirti mažiau žalos nei būdraujančių mikrogravitacijos sąlygomis. Taigi, atvykę į paskirties vietą, šie „žiemos miegu“ miegoję astronautai, atgavę sąmonę beveik iš karto būtų sveiki ir pasirengę pradėti sudėtingus tyrimus.
Dėl visų šių priežasčių hibernacija jau seniai tapo fantastinių filmų apie kosmosą pagrindiniu elementu. Nuo „Alien“ (liet. „Svetimas“) iki „A 2001 Space Odyssey“ (liet. „2001: Kosminės odisėja“), išgalvoti kosminiai keliautojai įveikė didžiulius atstumus be sąmonės gulėdami aukštųjų technologijų kapsulėse, o dirbtinio intelekto mašinos ir robotai androidai vairavo jų erdvėlaivius pastoviu kursu.
Nepaisant to, kad tai yra mokslinės fantastikos tema, ilgalaikis žmonių miegas vis dėlto gali būti ne tokia jau tolima idėja. EKA Žmogaus ir robotų tyrimų bei naudingojo krovinio koordinatorė bei neseniai paskelbto tyrimo, kuriame išdėstytas kosmoso agentūros požiūris į hibernacijos tyrimus, bendraautorė Jennifer Ngo-Anh sako, kad, priklausomai nuo finansavimo galimybių, pirmieji žmonių hibernaciniai bandymai galėtų būti atlikti jau XX a. ketvirtojo dešimtmečio viduryje.
„Žinoma, prieš tai, kai viską pritaikysime žmonėms, turime patikslinti. Tačiau sakyčiau, kad 10 metų yra realus terminas“, – teigia J.Ngo-Anh.
Ir šis derinimas jau vyksta. Pirmieji tyrimai parodė, kad įmanoma sukelti „žiemos miegą“ šiaip jau nehibernuojantiems gyvūnams – pavyzdžiui, žiurkėms – ir po kelių dienų juos saugiai atgaivinti. Hibernacijos sukėlimo procesas yra gana sudėtingas ir apima mažesnį dienos šviesos poveikį bei intensyvaus maitinimosi laikotarpį, po kurio seka griežta dieta.
„Žiurkės gauna vaisto, neurotransmiterio medžiagos, ir patenka į tamsią patalpą, kurioje sumažinta temperatūra, – pasakoja Frankfurto (Vokietija) Gėtės universiteto neuromokslų ir ląstelių biologijos profesorius emeritas ir ESA hibernacijos tyrimų grupės narys Jürgenas Bereiter-Hahnas. – Tai veikia labai gražiai, tačiau problema ta, kad norint palaikyti būseną, signalinę molekulę reikia naudoti pakartotinai. Reikia palaikyti labai aukštą neurotransmiterio lygį, o tai ilgainiui gali turėti žalingą poveikį.“
Kodėl norime užmigdyti žmones „žiemos miegu“?
Kyla klausimas, ar kada nors sukeltas miegas galėtų būti pakankamai saugus, kad jį būtų galima taikyti kosminiams keliautojams, keliaujantiems mažyčiuose erdvėlaiviuose su minimalia medicinine priežiūra ir įranga. J.Ngo-Anh į šią problemą žvelgia iš kitos perspektyvos. Jos teigimu, iš tikrųjų tai galėtų būti vienintelė išeitis ilgalaikėms kosminėms misijoms.
Kaulų ir raumenų masės praradimas yra didelė kosmoso keliautojų problema. Net ir Tarptautinėje kosminėje stotyje, kur yra aukštųjų technologijų treniruokliai ir laikomasi griežtų mankštos protokolų, astronautai per mėnesį praranda iki 20 proc. raumenų masės. Pamažu silpsta ir jų kaulai. Filmuotoje medžiagoje iš į Žemę sugrįžusių astronautų pasitiktuvių dažnai matomos trapios būtybės, kurias medikai veža vežimėliuose ir (ar) gabena neštuvais. Tačiau po nusileidimo Marse jokie pagalbiniai ekipažai nelauks.
„Mikrogravitacijos sąlygomis astronautams tai tikra problema, – teigia J.Bereiter-Hahnas. – Astronautai turi daug treniruotis, nes priešingu atveju jie tikrai turėtų rimtų problemų, kai grįžtų į įprastos gravitacijos sąlygas“.
Tyrimai rodo, kad mikrogravitacijos poveikis žmogaus organizmui panašus į ilgalaikį poilsį lovoje. Keista, kad lovos režimas „žiemos miego“ metu tokio poveikio visai nesukelia. Kitaip nei pacientas, atsigaunantis po ilgos ligos ar medicininės komos, po hibernacijos atsibudęs gyvūnas pasižymi stebėtinai aukštu fizinės būklės lygiu.
„Kai gyvūnai pabunda iš žiemos miego, jie labai greitai prisimena aplinką, – pasakoja J.Ngo-Anh. – Per kelias sekundes jie prisimena, kur prieš pradėdami žiemos miegą paslėpė maistą, ir iš tikrųjų nepatiria didelių raumenų nuostolių – o tai gana stebina po kelių mėnesių gulėjimo ir miegojimo urve“.
Mokslininkai mano, kad raktas į apsauginį hibernacinės būsenos poveikį yra jos fiziologija. Nors „žiemos miegas“ paviršutiniškai primena miegą, organizmo viduje šis procesas vyksta visiškai kitaip.
Skirtingai nei miegančios smegenys, hibernacijos metu smegenys beveik nesukuria elektromagnetinio aktyvumo. Hibernaciją išgyvenančio gyvūno širdies susitraukimų dažnis sumažėja vos iki kelių dūžių per minutę, o kūno temperatūra sumažėja iki tokios, kuri kitu atveju būtų laikoma pavojinga hipotermija. Net gyvūno kūną sudarančios ląstelės nustoja įprastai apdoroti ar kurti maistines medžiagas, dalytis ir mirti. Pagal visus biologinius rodiklius hibernacijos būsena (dar vadinama torporo būsena) yra tarsi gyvybės pristabdymo mygtuko paspaudimas.
„Iš tyrimų žinome, kad sutrumpėja gyvūnų, kurie paprastai patiria hibernaciją, bet ji yra sutrukdoma, gyvenimo trukmė, – teigia Miuncheno Ludwigo Maximiliano universiteto (Vokietija) medicinos profesorius ir anesteziologijos ekspertas Alexanderis Choukèris, kuris taip pat yra ESA komandos narys. – Kai jie patiria hibernacines fazes, jie gali gyventi, pavyzdžiui, penkerius metus. Kai hibernacija išnyksta, gali išgyventi tik ketverius“.
Ši hibernacijos kaip „pauzės mygtuko“ savybė yra svarbiausia, dėl ko tai tampa perspektyvu kosminių skrydžių misijose. „Žiemos miegu“ miegantis astronautas į Marsą skrendančioje kapsulėje ne tik sutaupytų agentūros išlaidas vandeniui, maistui ir deguoniui. Greičiausiai jis atsibustų gana sveikas ir nepatirtų daugelio neigiamų šalutinių ilgalaikio gulėjimo lovoje ar gyvenimo mikrogravitacijos sąlygomis padarinių. Tiesą sakant, tyrimai rodo, kad dėl hibernacijos sulėtėjusioms organizmo ląstelėms nepakenkia radiacija, kuri yra viena didžiausių sveikatos problemų plaučių trukmės kosminių misijų metu.
Pagalba medicinai
Dėl šių apsauginių savybių „žiemos miegas“ yra įdomi galimybė ne tik kosminiams skrydžiams, bet ir medicinai. Kaip ir astronautai mikrogravitacijoje, pacientų, ilgą laiką gulinčių lovoje, ir pacientų, kuriuos ištinka medikų sukelta koma, kūnai greitai degraduoja, o reabilitacija yra lėta ir varginanti.
„Žmonėms nuolat taikome anesteziją, bet jų kūnai vis tiek degraduoja, – teigia A.Choukèris. – Išėję iš intensyviosios terapijos skyriaus, jei jame išbūsite ilgą laiką, dėl prasidėjusios medžiagų apykaitos degradacijos tapsite panašūs į skeletą. Galimybė paspausti šį pristabdymo mygtuką pakeistų žaidimo eigą“.
Gyvybinių procesų, įskaitant kūno degradacijos procesus, sulėtinimas iki minimumo suteiktų tai, ką J.Bereiter-Hahnas vadina „tiltu“ – laiko tarpą, kuris leistų gydytojams ieškoti sprendimų, neskubant lenktynėse su laiku.
„Šį laiką galima išnaudoti, pavyzdžiui, kuriant specialius antikūnus navikui ir labai sėkmingai jį gydant“, – aiškina J.Bereiteris-Hanas. – Taip pat organų transplantacijos srityje, kai visas organas, taip pat ir pacientas, būtų „perjungtas“ į letargo būseną, o tada būtų galima tuos organus pakeisti, kai pacientui kyla daug mažesnis pavojus“.
J.Ngo-Anh priduria, kad smegenų ir širdies chirurgai jau dešimtmečius naudoja šaldymą, kad pagerintų sudėtingų operacijų rezultatus.
Nors didžiąją dalį dabartinių hibernacijos tyrimų finansuoja kosmoso agentūros ir zoologijos institucijos, A.Choukèris mano, kad pirmasis žmogus, kurį pavyks įvesti į šią „pauzės būseną“, greičiausiai bus intensyviosios terapijos pacientas. Kai pirmasis žmogus išgyvens ir gaus naudos iš letargo, tikėtina, kad viskas pradės judėti į priekį daug greičiau.
„Kaip visada atsitikdavo medicinoje, turite turėti pirmąjį žmogų, kuriam taikomos tokios sąlygos, – teigia A.Choukèris. – Tam tikru momentu yra atvejis numeris vienas, kai jūs taikote [naują metodą], nes rizika ir nauda yra subalansuota ir labiau linksta į naudą tiriamajam. Ir tada galima pradėti nuo to“.
Jis teigia nesijaudinantis, jei medicina iki to laiko nebus tobulai išnarpliojusi sudėtingų biologinių letargo būsenos subtilybių, įskaitant visus neurotransmiterių signalus ir aplinkos veiksnius. Pacientai (ir astronautai) vis tiek galėtų gauti naudos, kaip kad dabar naudą gauna anesteziją gaunantys žmonės.
„Mes kasdien atliekame [anesteziją], bet vis dar 100 proc. nesuprantame, kaip ji veikia, – pastebi A.Choukèris. – Per pastaruosius 20 metų įgijome daug žinių, bet, be abejo, kai pirmą kartą buvo pradėta taikyti anestezija, nebuvo tikro supratimo, kaip tai veikia smegenyse“.
Vis dėlto mokslininkai sutinka, kad tam, jog hibernacija būtų naudinga kosminiuose skrydžiuose, ji turėtų veikti be sudėtingų gyvybės palaikymo aparatų ir nuolat stebimų intraveninių linijų. Todėl laiko tarpas tarp pirmojo paciento iki kelionės į Marsą gali vis dėlto būti ne toks ir trumpas.
Parengta pagal Space.com
