ხანგრძლივი კოსმოსური მოგზაურობა ჯანმრთელობისთვის საზიანოა. ძალიან საზიანო. კოსმოსში ყოფნისას, ადამიანები რადიაციის საშიშად მაღალი დონის ზემოქმედებას განიცდიან. მიკროგრავიტაციის ხანგრძლივმა ზემოქმედებამ შეიძლება სხვადასხვა ორგანოთა სისტემა, მათ შორის კუნთები, ძვლები და თვალები, დააზიანოს. ვიწრო სივრცეში თვეების ან წლების განმავლობაში ცხოვრებას, შესაძლოა, მძიმე ფსიქოლოგიური შედეგებიც მოჰყვეს.

ამ პრობლემების გადაჭრის გასაღები შეიძლება იყოს ჰიბერნაცია — 250 მილიონი წლის ფიზიოლოგიური სტრატეგია, რომელიც ძუძუმწოვრებს, ფრინველებს, თევზებსა და სხვა ცხოველებს საშუალებას აძლევს, უკიდურესი დეფიციტის პირობებში, ფაქტობრივად, "გამორთვის" გზით გადარჩნენ. ჰიბერნაციის დროს ცხოველები სხეულის ფუნქციებს თითქმის მთლიანად თიშავენ; ისინი არ ჭამენ, არ სვამენ და არ მოძრაობენ, და რაც მთავარია, არ შიათ, არ სწყურიათ და, როგორც ჩანს, სიცივეც არ აწუხებთ. ამ საოცარმა უნარმა შეიძლება, ადამიანების მარსზე და მის მიღმა გამგზავრებაში გადამწყვეტი როლი ითამაშოს, ასევე დედამიწაზე სიცოცხლის გადარჩენაშიც დაგვეხმაროს.

აღმოჩნდა, რომ ჰიბერნაციას ხანგრძლივი კოსმოსური ფრენის მრავალი საფრთხისგან, მათ შორის, რადიაციული ზემოქმედებისა და ძვლებისა და კუნთების მასის კარგვისგან, დაცვა შეუძლია. გარდა ამისა, მოგზაურების ხანგრძლივად უგონო მდგომარეობაში გადაყვანა, შეიძლება, თვეების ან წლების განმავლობაში შეზღუდულ სივრცეში ცხოვრების უარყოფითი გავლენის შემცირებაში დაგვეხმაროს. ჰიბერნაციამ ასევე შეიძლება, მოგზაურობისთვის საჭირო საკვებისა და წყლის რაოდენობა მნიშვნელოვნად შეამციროს, რაც ტვირთს შეამსუბუქებს და ასტრონავტებს საშუალებას მისცემს, დანიშნულების ადგილამდე მიღწევა და უკან დაბრუნება უფრო მოკლე დროში შეძლონ.

პრობლემა, რა თქმა უნდა, ის არის, რომ ადამიანებს ჰიბერნაცია ბუნებრივად არ ახასიათებთ. ზოგიერთი ციყვის, დათვის, ღამურისა და მრავალი სხვა სახეობისგან განსხვავებით, ჩვენი ევოლუცია ისე არ წარმართულა, რომ რესურსების სიმწირისას მეტაბოლიზმი რადიკალურად შეგვემცირებინა. ამიტომაც, მთელ მსოფლიოში, მეცნიერთა მზარდი ჯგუფი, ისეთი ტექნიკების შემუშავებაზე მუშაობს, რომლებიც ადამიანებში ჰიბერნაციას უსაფრთხოდ გამოიწვევს.

მკვლევრები, რომელთა ნაწილსაც ევროპის კოსმოსური სააგენტო (ESA) და ეროვნული აერონავტიკისა და კოსმოსური ადმინისტრაცია (NASA) აფინანსებს, ცდილობენ ამოხსნან, როგორ "ითიშავენ" საკუთარ თავს ჰიბერნაციაში მყოფი ცხოველები და შემდეგ როგორ ირთვებიან ისევ ისე, რომ საკვების, წყლისა და ფიზიკური აქტივობის გარეშე გატარებულ თვეებს მათზე უარყოფითი გავლენა არ აქვს.

"ეს ძალიან პერსპექტიული სფეროა", — ამბობს კრისტიანე ჰანი, რომელიც ESA-ს კოსმოსური ბიოლოგიის კვლევებს ხელმძღვანელობს — "მას შეუძლია კოსმოსური მოგზაურობის მომავალი სრულიად შეცვალოს".

კოსმოსური რადიაციის საფრთხეები

ხანგრძლივი კოსმოსური ფრენებისას რადიაცია განსაკუთრებულ შეშფოთებას იწვევს. დედამიწაზე ატმოსფერო რადიოაქტიური ნაწილაკების უმეტესობას ბლოკავს, კოსმოსში კი დაცვა არ არსებობს. ხანგრძლივი კოსმოსური მოგზაურობის განმავლობაში მოგზაურები მავნე იონების საშიში დონის ზემოქმედებას მუდმივად განიცდიან. ეს ნაწილაკები შეიძლება კოსმოსური ხომალდის შიგნითაც ჩარჩეს, რაც შიგნით მყოფებს კიდევ უფრო მეტად დააზიანებს.

— კრისტიანე ჰანი, ESA

კვლევამ აჩვენა, რომ ჰიბერნაცია ამ ზიანისგან გვიცავს. ჰიბერნაციის დროს ცხოველები მეტაბოლურ აქტივობას ამცირებენ, ნაკლებ ჟანგბადს იყენებენ და დნმ-ის ჯაჭვებს მჭიდროდ კრავენ, რაც მათ რადიაციული დაზიანებისგან იცავს. გარდა ამისა, ჰიბერნაციის უნარის მქონე ცხოველებს დნმ-ის აღდგენის ძლიერი მექანიზმები გააჩნიათ.

"დაუჯერებელია, რისი გაკეთებაც შეუძლიათ", — ამბობს იელის უნივერსიტეტის ფიზიოლოგი ელენა გრაჩევა, რომელიც 13-ზოლიანი მიწის ციყვების (სახელი მათი სხეულზე არსებული ზოლების რაოდენობიდან გამომდინარეობს) დიდ კოლონიას ზედამხედველობს. ეს სახეობა აშშ-სა და კანადაში ბინადრობს. ამ არსებებს ჰიბერნაკულუმში ინახავენ, სპეციალურად მოწყობილ შენობაში, რომელიც მათ ბუნებრივ საცხოვრებელ გარემოს იმეორებს

"ზაფხულში ეს ცხოველები ჩვენ გვგვანან, თუმცა ზამთარში ისინი სრულიად განსხვავებულ ორგანიზმებად იქცევიან", — ამბობს ის — "მათი გულისცემა რამდენიმე წუთში ერთ დარტყმამდე ეცემა, სხეულის ტემპერატურა კი 4 გრადუს ცელსიუსამდე მცირდება, რაც მაცივარში არსებული ტემპერატურის ტოლია. და მაინც, ისინი ცოცხლები არიან".

გრაჩევა სწავლობს, როგორ შეუძლიათ ცხოველებს რვა თვე გაძლონ წყლის გარეშე; ჰიბერნაციის დროს ცხოველები წყალს არ სვამენ, შეთავაზების შემთხვევაშიც კი. მან ტვინის უბანი, ე. წ. სუბფორნიკალური ორგანო (SFO), აღმოაჩინა, რომელიც, როგორც ჩანს, ამ პროცესს არეგულირებს. ასევე აღმოაჩინა მოლეკულა, რომელიც SFO-ში შეყვანისას წყურვილის შეგრძნებას აქრობს. გრაჩევა აღნიშნავს, რომ ტვინის ეს უბანი ჰიბერნაციის უნარის არმქონე სახეობებში, მათ შორის ადამიანებშიც, არსებობს.

ახლა მკვლევრები ადამიანის ფიზიოლოგიაში ჩარევის გზებს სწავლობენ, რათა ამ სარგებლის მიღება ჩვენც შევძლოთ. ისინი მედიკამენტებს, ულტრაბგერასა და სხვა სტრატეგიებს ტესტავენ, რათა ადამიანებმა სინთეზური ტორპორის (ლათ. torpor — გაშეშება, დაბუჟება) სახელით ცნობილ მდგომარეობაში შესვლა შეძლონ. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ორი ტერმინი ხშირად სინონიმებად გამოიყენება, მეცნიერები ტორპორს ზოგადად განსაზღვრავენ, როგორც მოკლევადიან მდგომარეობას, რომელიც რამდენიმე საათიდან ერთ დღემდე გრძელდება, ხოლო ჰიბერნაცია გაცილებით დიდხანს, კვირების ან თვეების განმავლობაში გასტანს. სინთეზური ტორპორი, როგორც წესი, როგორც მოკლევადიან, ისე გრძელვადიან მეტაბოლურ დეაქტივაციასაც მოიცავს.

"ეს ნამდვილად შესაძლებელია", — ამბობს ბიოქიმიკოსი კელი დრიუ, ალასკას უნივერსიტეტის არქტიკული ბიოლოგიის ინსტიტუტის პროფესორი. ორ ათწლეულზე მეტია, დრიუ, რომელსაც NASA აფინანსებს, არქტიკულ მიწის ციყვებს სწავლობს. ისინი აგვისტოდან მაისამდე ჰიბერნაციაში არიან და სხეულის ტემპერატურა 37 გრადუსიდან ნულს ქვემოთ ჩამოსდით. დრიუს ნაშრომი ფოკუსირებულია იმის გარკვევაზე, როგორ იცავენ ცხოველები საკუთარ ტვინს, გულსა და კუნთებს დაბალი ტემპერატურის პირობებში, ანუ ისეთ მდგომარეობაში, რომელიც ჩვეულებრივ ცოცხალ უჯრედებს კლავს. მან და მისმა კოლეგებმა აღმოაჩინეს, რომ ჰიბერნაციის დროს კუნთის მთავარი ცილა, მიოზინი, ენერგიის მოხმარების გზას რადიკალურად ცვლის, რაც საშუალებას აძლევს, დაბალ ტემპერატურას დაზიანების გარეშე გაუძლოს.

საკვანძო მექანიზმების იდენტიფიცირება

ბოლო წლებში, მკვლევრებმა სხვადასხვა ცხოველში სინთეზური ტორპორის გამოწვევა შეძლეს. თითქმის ყველა ამ ექსპერიმენტში ინვაზიური ტექნიკა იყო გამოყენებული, ძირითადად თავის ტვინის რაიმე სახის ქირურგიული ოპერაცია. მაგალითად, ბოლონიის უნივერსიტეტის ფიზიოლოგიის პროფესორმა, მატეო ჩერიმ, მიზანში raphe pallidus-ში მდებარე უჯრედები ამოიღო. ტვინის ეს რეგიონი ტემპერატურისა და ენერგიის მოხმარების რეგულირებაში საკვანძო როლს ასრულებს.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს სამუშაო პროცესში ჩართული მექანიზმების ახსნაში გვეხმარება, კოსმოსური მოგზაურებისთვის თავის ქალის გახსნა ყოველ ჯერზე, როდესაც მათ ტორპორში შესვლა ან გამოსვლა მოუწევთ, პრაქტიკული ან ეთიკური ვერ იქნება. 2023 წლიდან, რამდენიმე ჯგუფმა, მათ შორის სენტ-ლუისის ვაშინგტონის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა, ცხოველებში სინთეზური ტორპორის გამოსაწვევად ულტრაბგერა, ანუ ბგერით ტალღების გადამცემი არაინვაზიური ტექნიკა გამოიყენა. ჩერი და მისი კოლეგები, რომლებსაც ESA აფინანსებს, იმედოვნებენ, რომ მალე ამ მიდგომის ტესტირებას ჯანმრთელ მოხალისეებზე დაიწყებენ.

ჰიბერნაცია უაღრესად რთული მოვლენაა, ვინაიდან მას საბოლოო ჯამში სხეულის თითოეულ უჯრედზე აქვს გავლენა, და თითქმის დანამდვილებით შეიძლება ითქვას, რომ ამ პროცესში მრავალი "ჩამრთველი" მონაწილეობს. მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) ნეირომეცნიერების მკვლევარმა, სინიშა ჰრვატინმა ტვინის კიდევ ერთი რეგიონი გამოავლინა, რომელიც, როგორც ჩანს, პროცესში საკვანძო როლს თამაშობს. მიმდინარე წლის დასაწყისში გამოქვეყნებულ ნაშრომში (რომელსაც სამეცნიერო რეცენზირება ჯერ არ გაუვლია), მან და მისმა გუნდმა მიზანში პრეოპტიკური არე ამოიღეს, რეგიონი, რომელიც მეტაბოლიზმსა და ტემპერატურის კონტროლში მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ზაზუნების პრეოპტიკურ არეში ნეირონების გააქტიურებით მკვლევრებმა ისინი ტორპორში შეიყვანეს და ცხოველების სხეულის ტემპერატურა 15 გრადუს ცელსიუსამდე შეამცირეს.

ჰრვატინი აღნიშნავს, რომ ეს პრეოპტიკური ნერვული ქსელი, სავარაუდოდ, ცხოველთა მრავალ სახეობაში არსებობს, მათ შორის ისეთებშიც, რომლებიც საერთოდ არ განიცდიან ჰიბერნაციას ან ტორპორს. ჰრვატინის აზრით, ეს მიუთითებს, რომ იმ ცხოველებშიც, რომლებიც ჩვეულებრივ არ "ითიშებიან", ჰიბერნაციის მსგავსი მდგომარეობის გამოწვევა შესაძლებელი იქნება. "ქსელის საკვანძო ასპექტები, როგორც ჩანს, შენარჩუნებულია სხვადასხვა ცხოველში", — ამბობს ის — "ვფიქრობ, მისი გამოყენება მეტაბოლიზმის შესაცვლელად შეგვიძლია". უცნობია, არსებობს თუ არა ეს პრეოპტიკური ქსელი ადამიანებში; ეს ჯერ არავის გამოუკვლევია. ჰრვატინი ამ საკითხის შესწავლას მალე გეგმავს.

ზოგიერთი მეცნიერი ადამიანებზე ექსპერიმენტებს უკვე ატარებს. გასულ წელს გამოქვეყნებულ კვლევაში, პიტსბურგის უნივერსიტეტის მკვლევარმა კლიფტონ კალოვეიმ ჯანმრთელ ადამიანებს ხუთი დღის განმავლობაში დექსმედეტომიდინის სახელწოდებით ცნობილი სედატიური საშუალება მისცა; ამან მეტაბოლიზმის სიჩქარის 20%-ით და კალორიების საერთო მოხმარების 30%-ით შემცირება გამოიწვია. მიწის ციყვის მონაცემებთან შედარებით, ეს მცირე ვარდნაა. კალოვეი, რომლის ნაშრომიც NASA-მ დააფინანსა, ამბობს, რომ ამან შეიძლება მოგზაურები კოსმოსური ფრენის საფრთხეების მცირე ნაწილისგან მაინც დაიცვას. ხანგრძლივი მოგზაურობისას კი, მეტაბოლიზმის ოდნავ შემცირებაც, ეფექტიანობის მხრივ, დიდ სხვაობას მოგვცემს.

"მარსზე მოგზაურობისას, თითო ასტრონავტს, იქამდე მისაღწევად და უკან დასაბრუნებლად, დაახლოებით 300 კგ საკვები დასჭირდება", — ამბობს ის — "თუ ამის მეოთხედით ან მეტით შემცირებას შევძლებთ, ეს მნიშვნელოვან ეკონომიას მოგვცემს".

სიცოცხლის გადარჩენა დედამიწაზეც

სინთეზური ტორპორის პერსპექტივები კოსმოსური მოგზაურობის უსაფრთხოდ ქცევის ფარგლებს სცდება. მეცნიერები მას მრავალი დაავადების, მათ შორის კიბოსა და ალცჰაიმერის სამკურნალოდ სწავლობენ. ჰიბერნაცია, როგორც ჩანს, ბევრ ორგანოსა და უჯრედის ტიპში ფართო აღდგენით და რეგენერაციულ შესაძლებლობებს ააქტიურებს. ასევე ჩანს, რომ ის კიბოს უჯრედების ზრდას აფერხებს და მკურნალობის მიმართ უფრო მოწყვლადს ხდის. ჩერიცა და ჰრვატინიც სწორედ ამ სფეროს იკვლევენ. "მას ძალიან დიდი თერაპიული პოტენციალი აქვს", — ამბობს ჩერი — "ეს უბრალოდ წარმოუდგენლად საინტერესო სფეროა". ალასკას უნივერსიტეტის პროფესორი დრიუ და სხვები ფიქრობენ, რომ ის სასარგებლო სიმსუქნის დროსაც შეიძლება აღმოჩნდეს; მეტაბოლიზმის შემცირების ნაცვლად მისი დაჩქარებით, ექიმები ადამიანებს მეტი კალორიის დაწვაში დაეხმარებიან.

ჰოლანდიელ მეცნიერთა ჯგუფმა ჰიბერნაციასთან დაკავშირებული მოლეკულა გამოავლინა, რომელსაც, მათი აზრით, პარკინსონის დაავადების, გულის უკმარისობის, ასთმისა და სხვა დაავადებების მკურნალობის პოტენციალი აქვს. გრონინგენის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა, რობ ჰენინგმა, რულოფ ჰუტმა და კის ვან დერ გრააფმა, სირიული ზაზუნებიდან მოლეკულა SUL-138 გამოყვეს. ეს ზაზუნები ტორპორში მაშინ შედიან, როდესაც ტემპერატურა 18 გრადუსზე ქვემოთ ეცემა. ჰენინგმა და მისმა კოლეგებმა ეს ნაერთი ჰიბერნაციის არმქონე რიგ ცხოველებზე გამოსცადეს და აჩვენეს, რომ მას ფართო დამცავი და რეგენერაციული თვისებები აქვს. ახლახან ამ ნაერთის მცირე კლინიკური კვლევა ადამიანებზე, კერძოდ პარკინსონის დაავადების მქონე პაციენტებზე, დაიწყეს.

"შესაძლებლობები უსაზღვროა", — ამბობს ჰენინგი — "როდესაც ჩემს კოლეგებს ვესაუბრები, ყოველთვის ვეუბნები: 'რა პრობლემა გაქვთ? მე მას ჰიბერნაციით მოვაგვარებ'".

კალოვეი, რომელიც ასევე სასწრაფო დახმარების ექიმია, ამბობს, რომ სინთეზური ტორპორი შეიძლება გამოსადეგი იყოს ყველა სახის გადაუდებელ სამედიცინო სიტუაციაში, მათ შორის გულის შეტევის, ინსულტისა და ტვინის დაზიანებების დროს, როდესაც ექიმებს დროის მოსაგებად მეტაბოლიზმის სწრაფად შენელება და ანთების შემცირება სურთ. ხელოვნურ კომაში მყოფი პაციენტებისგან განსხვავებით, სინთეზურ ტორპორში მყოფ პაციენტებს სასიცოცხლო ფუნქციების შემანარჩუნებელ აპარატურაზე მიერთება არ დასჭირდებათ, რადგან მათი ტვინი კვლავ აქტიური იქნება. ის ამბობს, რომ ტორპორს პოტენციალი აქვს, თერაპიული ჰიპოთერმიის (ათწლეულების განმავლობაში გამოყენებული ტექნიკის) გაუმჯობესებული ვერსია გახდეს.

მიუხედავად იმისა, რომ სასარგებლოა, ჰიპოთერმიას ერთი მთავარი ნაკლი აქვს: სხეული სიცივეს კანკალით ებრძვის, რაც ანთებას ზრდის და გულისცემას აჩქარებს. სითბოს შენარჩუნების ამ სასოწარკვეთილმა მცდელობამ შეიძლება მკურნალობის სარგებელი შეზღუდოს. ამის საპირისპიროდ, ჰიბერნაციაში მყოფი ცხოველები სიცივეს ასე ენერგიულად არ პასუხობენ; ამ განსხვავებამ შეიძლება სინთეზური ტორპორი გადაუდებელი შემთხვევების დროს ბევრად უფრო ეფექტიან ინსტრუმენტად აქციოს.

ექსპერტთა უმეტესობა თანხმდება, რომ ადამიანებში ჰიბერნაციის პირველი გამოყენება ალბათ სამედიცინო მიზნით მოხდება. ჰრვატინი ერთ-ერთ პირველ სავარაუდო ვარიანტად ორგანოთა ტრანსპლანტაციას მიიჩნევს: ორგანოს სიცოცხლისუნარიანობის გასახანგრძლივებლად ჰიბერნაციის ზოგიერთი მექანიზმის გააქტიურება შედარებით მარტივი იქნება. მკვლევრები ამაზე ექსპერიმენტებს უკვე ატარებენ და აღმოაჩინეს, რომ მას ორგანოს სიცოცხლისუნარიანობის მნიშვნელოვნად გაზრდა შეუძლია.

როდის გახდება სინთეზური ტორპორი ადამიანებისთვის რეალობა, ამაზე სხვადასხვა მოსაზრება არსებობს. ჩერი უფრო ოპტიმისტურად განწყობილთა შორისაა; მას სჯერა, რომ ეს მომდევნო 10 ან 15 წელიწადში მოხდება. ექსპერტების უმეტესობის აზრით, ამას მეტი დრო სჭირდება; ESA-ს მეცნიერი ჰანი ფიქრობს, რომ ამას რამდენიმე ათწლეული დასჭირდება.

სანამ ტორპორის გამოყენება კოსმოსური მოგზაურობისთვის ან სამკურნალოდ გახდება შესაძლებელი, მკვლევრებმა ეს პროცესი ბევრად უკეთ უნდა შეისწავლონ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ჰანის თქმით, ჩვენ წინაშეა სამეცნიერო ფანტასტიკის ყველა სახის კოშმარული სცენარის რისკი. "ტორპორის გამოწვევა საკმაოდ კარგად არის შესწავლილი", — ამბობს ის — "ხოლო ადამიანის ამ მდგომარეობიდან გამოყვანა, ჯერ კიდევ არა. ჩვენ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ ორივე ნაწილს სწორად ვასრულებთ".

• მეცნიერების რეკომენდაცია: კოსმოსური ნიმუშების ბიოიზოლაციისთვის მთვარეზე ლაბორატორია უნდა აშენდეს
• სატურნის თანამგზავრის ბუნებრივი რესურსები შეიძლება სამომავლო მისიების დროს გამოვიყენოთ