Az etruszk cickány a világ legkisebb szárazföldi emlőse, mindössze akkora, mint egy emberi hüvelykujj, kis termete ellenére (vagy éppen amiatt, hiszen az apró élőlények anyagcseréje gyorsabb, mint a nagyobb állatoké) mégis rengeteget eszik: minden nap testsúlyának nyolcszorosát termeli be. Mivel az önmagukat télre hibernáló élőlények a hibernáció hosszú hónapjai alatt semmilyen táplálékot nem fogyasztanak, a cickány számára ez a túlélési módszer nem lehetséges. Helyette sajátos technikát alkalmaz: megszabadul a szomatoszenzoros kérgének egyharmadától, vagyis lezsugorítja az agyát.

A szomatoszenzoros kéreg az a terület, ahova a állat bajszából származó információk beérkeznek, a cickányok ugyanis a bajszukat használják vadászat során a környezetük érzékelésére. Ebben a régióban háromféle idegsejt található: aktív, gátolt és a bajusz által nem befolyásolt neuronok. A Bernstein Számítógépes Idegtudományi Központ kutatói által készített MRI felvételek megmutatták, hogy a gátolt sejtek tavasszal és nyáron kétszer akkora aktivitást fejtettek ki, mint a téli időszakban. Valamint az is jól látható volt, hogy a kéreg mintegy 28%-ot veszített térfogatából az adott területen. Ez nem teljesen egyedi jelenség a cickányok családjában, korábban már megfigyelték a kutatók, hogy a vörösfogú cickány teljes teste, beleértve a koponyáját és összes szervét, az őszi hideg beköszöntével összemegy, majd februártól kezdve visszanyeri eredeti méreteit.

Ezt Dehnel jelenségnek nevezik és az egyébként is ritkaságszámba menő felnőttkori neurogenezis egy különösen ritka példája.

A mód, ahogyan az etruszk cickány “elveszti az agyát” abban különbözik az említett jelenségtől, hogy előbbi csak a szomatoszenzoros régióban, de a körülményektől függetlenül bekövetkezik, a laboratóriumban állandó hőmérsékleten, folyamatos élelemellátást kapó állatok esetében is ugyanúgy megfigyelhető volt, vagyis egyfajta belső időzítő biztosítja a cickányok túlélési taktikáját. “Látjuk az agy zsugorodását. Látjuk a sejtek veszteségét, ezek a jelenségek általában nagy hátrányokkal járó helyzetekhez kapcsolódnak.” - mondja Christine Schwartz, a Wisconsini Egyetem hibernációval foglalkozó szakértője - “De a tény, hogy ezek az állatok keresztülmennek mindezen, majd egyszerűen visszatérnek belőle, és visszaszerzik az elvesztett sejteket, nagyon érdekessé és fontos kutatási területté teszi a jelenséget.”

Az északi-sarki ürge a cickánnyal ellentétben téli álomba szenderül és közben saját testét hasznosítja újra. A hibernáció rendkívül lelassult, kis híján halálközeli állapotot eredményez: az állatok ilyenkor percenként egyszer vesznek levegőt és mindössze (percenként) ötször ver a szívük, a testhőmérsékletük pedig néhány Celsius-fokra esik vissza. Minden második-harmadik héten rebootolnak, de nem ébrednek fel, ebben az időszakban körülbelül fél napig rendesen alszanak, időnként reszkető rohamok törnek rájuk, majd visszasüppednek öntudatlan állapotukba. A tudósok úgy gondolják, ezek a szünetek szükségesek ahhoz, hogy ne álljanak le teljesen a létfontosságú agyi folyamatok. Az Alaszkai Egyetem biokémikusa, Sarah Rice kíváncsi volt rá, pontosan mi is megy végbe ilyenkor az ürgék szervezetében, így meglátogatta őket rejtekhelyükön.

“Sötét, hideg, végtelenül csendes barlangokban dolgoztam hibernált ürgékkel körbevéve.”

- számolt be a ScienceNewsnak. Miközben az állatok aludtak, ő bizonyos időközönként vért vett tőlük, hogy monitorozza a testükben zajló kémiai reakciókat. A nyomok arra utaltak, hogy az ürgék izmai lebomlanak. A bomlás során keletkező nitrogén útját izotópokkal követve rájöttek, a nitrogénből aminosavak képződnek (a fehérjék építőkövei), ezek pedig a tüdőben, vesében, egyéb szervekben kialakuló fehérjék szerkezetébe épülnek be az éberebb időszakokban.

Ezzel az állatok két legyet ütnek egy csapásra: szükséges tápanyagokkal látják el a szervezetüket a nagyon hosszúra nyúló, nyolc hónapos hibernáció alatt, valamint elkerülik a felhalmozódó nitrogén káros hatásait. A nitrogén ugyanis egy idő után mérgező ammóniává alakulna az újrahasznosítás nélkül. A minimális testhő megőrzését az ürgék az úgynevezett barna zsír, vagyis barna adipose szövetek raktárainak felhasználásával biztosítják.

De a hibernáció különleges működési elvének teljes megértéséhez még sok más kérdésre is választ kell kapnia a kutatóknak, például, hogy hogyan képesek a hibernáló állatok szervei radikálisan lecsökkent oxigénellátás mellett is normálisan funkcionálni.

Most, hogy lassan ugyan, de közeledik az idő, amikor valóban lehetőség nyílik egy távolabbi égitestet célzó utazásra, az emberek számára is előnyös lenne, ha az ürgékhez hasonlóan képesek lennének a hibernációt túlélni, bár való igaz, hogy időnként még a gyakorlottaknak sem sikerül felébredni az extrém hosszú álomból.

Ez a cikk eredetileg 2021.01.23-án jelent meg a Rakétán.

(Fotó: ESA, Wikimédia Commons, Seasonal plasticity in the adult somatosensory cortex/PNAS)

Harminc évig tartó "mini jégkorszak" jön a Földön A relatíve hűvösebb időjárás rosszat tesz a termésnek, de jelentősen megkönnyítheti a következő holdra szállást.
Fagyasztott páciensek: a sci-fi filmekből ismerős hibernáció életeket menthet. Vagy mégsem? Zöld utat kaptak az első humán-kísérleteket a felfüggesztett életműködés módszerének tesztelésére.
Van kiút a hosszú álomból - agyba ültetett implantátummal ébresztenék fel a kómás betegeket A kísérleti majmokon már bevált a teszt, ha felébredvén a mélyaltatásból videójátékokat is tudnak játszani, kezdődhetnek a humán kísérletek.