In haar nuwe, gereelde wetenskaprubriek vir LitNet, skryf Elsabé Brits vandeesweek oor die moontlikheid van menslike hibernasie.
’n Mens sien nogal gereeld in wetenskapfiksieprogramme hoe ruimtereisigers elkeen in sy eie gesofistikeerde dop klim, half gevries word en dan vir jare lank slaap. Daarna word hulle deur ’n robot wakker gemaak en ná ’n gehoes en geproes is hulle weer heel fiks. Dit is eintlik ’n tipe skyndood wat voorgestel word.
Dié idee kom van hibernasie, en die vraag is of dit heeltemal vergesog is, veral wanneer die mens in die toekoms vir maande lank in die ruimte sal moet reis.
Die effek van die mikroswaartekrag op die liggaam sal tydens lang reise baie negatief wees, en daar is talle ander hekkies om te oorkom tydens sulke reise, soos die baie kos, water en suurstof wat ’n mens sal moet saamneem en die brandstof wat nodig is om al die vrag te vervoer vir maande of jare. ’n Skyndood is heel vergesog, maar dalk nie ’n soort hibernasie nie.
Daar is diere wat wel hiberneer wanneer kos skaars raak in die winter. Hulle metabolisme word stadiger en die liggaamstemperatuur val na ’n nuwe punt, sodat minder energie nodig is om die liggaam aan die gang te hou. Die hartklop en asemhaling naam af en die brein se aktiwiteit neem af. Hulle bly in dié toestand totdat lig of temperatuur weer die sein is dat hulle uit die toestand kan kom.
Maar hibernasie is nie slaap nie, dit is net ’n gespesialiseerde metaboliese toestand wat afhang van die diere se omgewing. Daar is steeds siklusse van slaap en wakker wees.
Dit is ook nie net in die koue gebiede waar so iets plaasvind nie; sekere diere gaan vir weke lank in ’n tipe somerslaap in, bekend as estivasie, wanneer dit besonder warm is, of daar droogte is. Dié amfibiese diere, insekte of reptiele raak heeltemal dormant om water te bespaar en hulle liggaamstemperatuur laag te hou.
Dan is daar ’n ander toestand wat eerder traagheid is (“torpor” in Engels), wat veel meer diere daagliks gebruik, ook om energie te bespaar, wanneer kos skaars, is veral in die koue. Navorsers het bevind sulke diere kan hulle metabolisme dramaties vertraag met van ’n paar minute tot ure lank, omdat hulle ’n verminderde sensitiwiteit vir die termoregulatoriese sisteem het.
Van die grootste geheime oor hibernasie lê in genetika. Wanneer mense net meer en meer gewig aansit, is die uiteinde swak gesondheid. Nie vir bere nie – hulle swaai dié proses om en het basies immuun geword teen die negatiewe effekte van vet.
Navorsers doen ’n sonar op ’n Noord-Amerikaanse grysbeer tydens hibernasie. (Foto: Henry Moore Jr BCU/WSU)
Danksy genetiese ontledings is daar gesien ’n magdom gene berei bere voor op die baie vet wat hulle in die somer aansit, sodat hulle in die winter kan hiberneer. Die Noord-Amerikaanse grysbeer hiberneer vir vyf maande en in dié tyd daal sy liggaamstemperatuur net effens. Hulle eet nie werklik nie, en gaan nie “toilet” toe nie. Maar hulle skenk geboorte en produseer melk, terwyl hulle nie baie been- of spiermassa verloor nie.
Indien ’n mens vir 24 uur vas of bedlêend is, is daar meetbare verskille in glukose en chemiese veranderinge. Die grysbeer kan egter sy sensitiwiteit vir insulien afskakel en die glukose wat hy maak, bewaar. Sy hartklop kan tot so laag as vyf slae per minuut daal.
Net voor hibernasie is daar ’n tydperk van hiperfagie. Dit is die tydperk waarin hulle aansienlik baie eet, en vet raak. In dié tyd is dit nie asof die vet net opbou en sit en wag om gebruik te word nie. Die vet is metabolies aktief en word gedryf deur meer as ’n duisend aktiewe gene. Die gene skakel ook aan en af gedurende die korrekte seisoen.
So ’n toestand van stilstand is dié jaar ontdek in die hipotalamus van muise, waar traagheid aangebring word deur senuweeselle. Muise hiberneer nie as sulks nie, maar kan vir dae in so hibernasieagtige toestand ingaan indien die betrokke senuweebane gestimuleer word.
Die hipotalamus beheer liggaamstemperatuur, honger, dors, die afskeiding van hormone en ander funksies. Spesifieke senuweeselle in die hipotalamus bring die traagheid aan indien hulle gestimuleer word. Dit verlaag ook die liggaamstemperatuur en motoriese aktiwiteite. Daar is natuurlik ander selle ook betrokke, maar hierdie is die begin van die navorsingsproses.
As dit beter verstaan word, bestaan daar ’n moontlikheid om uiteindelik so ’n toestand by mense aan te bring. Redes om dit te doen sluit in om breinbeserings te voorkom by mense nadat hulle ’n beroerte gehad het, om nuwe toepassings daar te stel vir metaboliese siektes, die moontlike verlenging van lewe, vir beter herstel ná komplekse operasies – en om met daardie lang ruimtereise te help.
Die Europese Ruimteagentskap doen aktief navorsing oor die moontlikheid vir hibernasie tydens ruimtereise. Hier is die navorsingsprogram se kenteken. (Skets: ESA)
Beide Nasa en die Europese Ruimte-agentskap doen aktief navorsing om hierdie moontlike traagheid aan te bring by ruimtereisigers van die toekoms. Die idee is ’n metabolisme wat met tussen 50% en 70% verlaag word, die liggaamstemperatuur met 5°C, en ’n kapsule wat mense veral teen die skadelike kosmiese straling beskerm. Dit sal minder kos, water en suurstof gebruik in ’n reis na Mars en terug wat tot 950 dae kan duur. Dit maak egter nie gebruik van die wetenskapfiksie van ’n skyndood nie, maar is eerder ’n weergawe van terapeutiese hipotermie wat reeds in gebruik is.
Natuurlik is daar nog baie vrae en baie navorsing wat gedoen moet word. En dalk gebeur dit nooit nie, maar dit is ’n interessante idee. En die kenners in ruimtevaart dink nie meer dit is net fiksie nie.
Bronne
ESA; Nasa; Handbook of Life support systems for Spacecraft.
Hibernation and Torpor: Prospects for Human Spaceflight, https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-319-09575-2_199-1.
Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2387-5.
Nature Communications Biology, https://www.nature.com/articles/s42003-020-01207-6#citeas.