Спячка — широко распространённый в животном мире способ снизить потребление энергии в негостеприимное время года. У некоторых маленьких существ скорость обмена веществ уменьшается до 2% от нормального уровня. Правда, им периодически приходится просыпаться. Биологи обнаружили, что показатели температуры и метаболизма у этих созданий идут рука об руку: обмен веществ в среднем снижается в два раза на каждые 10 ˚C. Поэтому было сочтено, что оба процесса являются частями одного и того же механизма.
Температура тела медведей и других крупных млекопитающих во время спячки не снижается настолько, чтобы можно было предполагать аналогичное уменьшение метаболизма. Прояснить ситуацию до конца взялись специалисты из Университета Аляски и Стэнфордского университета на примере пяти барибалов.
В ходе исследования животным, почивавшим в искусственных берлогах, были имплантированы датчики, фиксировавшие температуру, мышечную активность и пульс. Неусыпную стражу несли инфракрасные камеры, детекторы кислорода и углекислого газа, а также датчики движения.
Выяснилось, что в течение зимы медведи просыпаются в среднем раз в сутки, чтобы привести себя в порядок и перестелить солому. Минимальная температура тела зафиксирована на уровне 30 ˚C, но потребление кислорода и производство углекислого газа показали, что метаболизм упал до 25% от нормальной скорости, то есть гораздо сильнее, чем можно было предположить по температуре.
Когда температура достигала минимума, медведи начинали дрожать, возвращая её к почти нормальному уровню. Продолжительность этого цикла составляла от двух суток до недели.
После пробуждения температура снова становилась нормальной (около 38 ˚C), но, к огромному удивлению учёных, метаболизм в течение примерно трёх недель оставался на уровне 50%.
Другим сюрпризом стал пульс. Во время глубокого вдоха и выдоха сердце медведей останавливается на 10–20 секунд. Затем на протяжении минуты животные задерживают дыхание, позволяя сердцу биться. «О существовании подобного механизма экономии энергии у крупных животных мы не знали», — подчёркивает один из участников исследования Брайан Барнс из Института арктической биологии Университета Аляски.
«Если бы мы могли понять и воспроизвести механизм снижения метаболического спроса, это сильно помогло бы людям при сердечных приступах, инсультах или серьёзных ранениях, когда поставка кислорода в мозг снижается», — резюмирует учёный.