Как мадагаскарские лемуры ускоряют покорение космоса?

Когда мы смотрим на далекие планеты и звезды в космосе, мы ведь хотим не просто долететь, а еще и выжить в многомесячных или многолетних перелетах. Поразительно, но решение одной из самых сложных проблем, связанных с длительными космическими путешествиями, было найдено не в лабораториях или на испытательных полигонах, а в… тропических лесах острова Мадагаскар.


Именно там обитают уникальные создания — карликовые толстохвостые лемуры. Эти крошечные приматы облают удивительной способностью, которая привлекла к себе внимание ученых из университета Дьюка (США), — они впадают в спячку.

Лаборатория сна: от Мадагаскара до Дьюка

Ана Брейт начинала свои исследования с летучих мышей, изучала регуляцию температуры тела и спячку у рукокрылых. Сейчас работа Брейт сосредоточена на лемурах. Почему? Все очень просто: это единственные в мире приматы, имеющие способность к длительной сезонной спячке.


— Брейт.

В Центре лемуров Дьюка находится единственная в мире колония карликовых толстохвостых лемуров, действующая под полным контролем человека. И это вообще не зоопарк, а высокотехнологичный научный комплекс. Его сотрудники очень гордятся тем фактом, что все исследования в центре проводятся неинвазивными способами. То есть абсолютно не причиняют вреда животным. Центр оснащен двумя современными камерами для зимовки, в каждой из которых могут находиться до 10 впадающих в спячку лемуров.



Ученые воссоздают в этих камерах условия Мадагаскара: контролируют температуру и имитируют естественные световые циклы острова. Именно изменение продолжительности светового дня служит для животных надежным сигналом к подготовке к спячке. За состоянием лемуров следят с помощью респирометрического оборудования, измеряющего метаболизм, и радиоошейников, отслеживающих температуру кожи.

Поразительно, но до 2004 года наука даже и не подозревала, что приматы или тропические млекопитающие вообще способны впадать в спячку. Сенсационное открытие сделали немецкие исследователи, которые опубликовали в научном журнале Nature статью, где впервые было подробно описано, что карликовые толстохвостые лемуры проводить в спячке до семи месяцев в год, укрывшись в дуплах деревьев.
Кстати, свое название лемуры оправдывают с лихвой. Зверьки накапливают жир в хвосте, и его масса может достигать 40% от общего веса их тела.

Что такое теплая спячка?

Почему же спячка так важна для космоса? Хотя в научной фантастике давно показывают астронавтов в криогенных камерах, реальность гораздо сложнее. Классическая «искусственная спячка» привела бы к серьезным проблемам со здоровьем, включая потерю мышечной и костной массы, а также утрате большей части умственных способностей.

Следовательно, главная задача ученых — найти способ ввести человека в состояние энергосбережения. Но не абы какое, а чтобы он был достаточно «теплым», чтобы сохранить жизненно важные процессы и ясность ума, но при этом достаточно «холодным», чтобы значительно сэкономить ресурсы.



И вот тут лемуры становятся поистине бесценными союзниками. Во время спячки у них наступает период оцепенения: метаболизм, сердцебиение и дыхание резко замедляются, а температура тела сравнивается с температурой окружающей среды. Эти периоды прерываются короткими фазами пробуждения, когда организм временно возвращается к нормальному метаболизму.

В своем исследовании Брейт сравнивает две группы лемуров. Первая находилась в помещении с резкими суточными перепадами температуры (от 12 до 32 °C). Это позволяло животным пассивно согреваться, экономя энергию.

Вторая группа находилась в стабильной среде (18-22 °C). Там лемуры были вынуждены тратить свои драгоценные жировые на активное согревание. Таким образом, эксперимент помог понять, какие условия более эффективны для теплой спячки.

Но как проверить, не пострадает ли интеллект астронавта после долгого сна? Эту задачу решает коллега Брейт, доктор Брендан Джонсон, ветеринар и исследователь когнитивных способностей приматов. Он проводит с лемурами тесты на память и решение задач. Животные получают головоломки, а в награду за успех — половинку изюма. Их результаты до и после спячки тщательно сравниваются. Ключевой вопрос, который витает в лаборатории: «Смогут ли астронавты управлять космическим кораблем после пробуждения?»

Полевые испытания и тайны иммунитета

Чтобы убедиться, что результаты лабораторных исследований соответствуют реальности, команда Брейт проводит параллельные полевые исследования на Мадагаскаре. В сухой сезон, когда лемуры впадают в спячку в дикой природе, аспирант университета Антананариву Антонин Андриамахайхавана собирает данные об энергозатратах животных в их естественной среде. Эта работа помогает ученым отличать природные механизмы спячки от тех, что могут быть вызваны искусственными условиями содержания.



Еще одно направление работы — изучение того, как спячка влияет на иммунную функцию и воспалительные реакции. Брейт сотрудничает с исследователями по всей стране, чтобы выяснить, отключаются ли эти гомеостатические процессы в определенные моменты сезона спячки. Ответ на этот вопрос критически важен: он поможет понять, могут ли лемуры (а в будущем, возможно, и люди) заболеть во время своего длительного сна.

Исследовательская программа Брейт построена на фундаменте, заложенном ее предшественниками в Центре лемуров.
Если бы они не запустили здесь программу гибернации, я бы не смогла проводить свои исследования. Это позволяет мне опираться на вопросы, которые они уже задавали. И я могу добавлять к ним новые, которые делают это исследование более значимым— Брейт.