Vào mỗi mùa xuân, khi ngày dài hơn đêm và tuyết bắt đầu tan chảy thành dòng, nhiều loài động vật thức dậy sau giấc ngủ đông kéo dài. Thức dậy của chúng khác với chúng ta rất nhiều, vì ngủ đông không phải là giấc ngủ đơn giản và dễ hiểu.
Bất kỳ loài động vật nào trải qua hàng tháng trời dưới lòng đất, không ăn uống mà vẫn sẵn sàng sinh tồn chắc chắn đã làm chủ một khả năng sinh học đáng kinh ngạc. Và cái tên nổi bật nhất trong các loài ngủ đông chính là gấu.
Elena Gracheva, nhà sinh lý học thần kinh tại Đại học Yale ở New Haven, Connecticut, cho biết: “Ngủ đông rất phức tạp, nó đòi hỏi sự thích nghi ở nhiều cấp độ”. Tìm hiểu giấc ngủ đông của gấu cung cấp kiến thức về hoạt động sinh học của các loài động vật có vú lớn, đặc biệt là con người. Hiểu rõ hơn về quy trình này có thể thay đổi cách tiếp cận của y học với một loạt tình trạng bệnh ở con người như đột quỵ, loãng xương, bệnh Parkinson và bệnh Alzheimer.
Ngoài ra, loài gấu cũng sẽ điều chỉnh lại thời gian ngủ đông khi khí hậu ngày càng ấm lên và mùa đông ngắn lại. Cách chúng phản ứng sẽ nói lên nhiều điều về sự thay đổi trong cơ thể cũng như mối liên hệ sâu sắc giữa khí hậu và hành vi động vật.
Nhóm nghiên cứu đã đo lượng oxy hấp thụ, carbon thải ra, quá trình trao đổi chất và theo dõi nhiệt độ của chúng. Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh động vật có thể ngủ đông mà không bị hạ thân nhiệt.
Một con chuột sóc nâu đang ngủ đông
Khi gấu ngủ đông, chúng không chỉ đơn giản ngủ, đó là quá trình thiết lập lại toàn bộ thông số hoạt động trong cơ thể. “Chúng đi vào, đi quanh ổ 2 hoặc 3 lần, nằm xuống và giữ nguyên tư thế như vậy trong suốt 6 tháng. Chúng chỉ đứng dậy để đổi tư thể vài ngày một lần.
Ngoài ra, ngủ đông có thể xác định giới hạn của các chức năng trên động vật có vú”, ông nói. Ví dụ như gấu mẹ có thể nuôi các cặp sinh đôi hoặc sinh ba trong thời gian ngủ đông mà không ăn hoặc uống, cũng không khai thác chất béo và nước dự trữ chỉ vì lợi ích của đàn con.
Đối với con người, nếu làm tương tự chúng ta sẽ phải trả giá nhanh chóng. Cho dù chúng ta đang hồi phục trên giường bệnh hay cưỡi tên lửa đường dài vào vũ trụ, việc không vận động sẽ khiến cơ bắp chúng ta teo dần, xương bị mỏng đi. Gấu không có vấn đề như vậy. Một phần về bí ẩn xương chắc khỏe của chúng vừa được tiết lộ. Vào năm 2021, Barnes và các đồng nghiệp đã công bố một nghiên cứu cho thấy gấu ngủ đông có thể tắt các gen làm loãng xương.
Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện trên có thể được áp dụng để làm giảm tình trạng loãng xương ở con người, đặc biệt hữu ích với người nằm trên giường bệnh thời gian dài.
Kỳ tích này đã khơi dậy sự tò mò của không chỉ giới y học mà còn cả khoa học vũ trụ. Những người mơ ước có thể đưa các phi hành gia đi vòng quanh hệ mặt trời trong tình trạng ngủ đông, hạn chế oxy, thức ăn và tập thể dục suốt vài tháng hoặc vài năm.
Mẹ con gấu đen ngủ đông
Như Barnes giải thích, các cơn đau tim và đột quỵ làm giảm đáng kể việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho não. Sự thiếu hụt nguồn cung đó sẽ ít ảnh hưởng hơn nếu bác sĩ có thể giảm nhu cầu của não bằng cách đặt bệnh nhân vào giấc ngủ đông. Các bệnh nhân đột quỵ có nhiều cơ hội được điều trị hơn trong giờ đầu tiên sau phát bệnh, hay còn được là giờ vàng. Nếu các bác sĩ có thể tùy chỉnh chế độ ngủ đông đến một thời điểm mà nhu cầu của não không vượt quá nguồn cung cấp, thì “giờ vàng đó có thể là một tuần vàng hoặc ba tuần vàng", Barnes nói.
Những giả thuyết trên có thể sớm trở thành hiện thực. Vào tháng 3/2021, các nhà khoa học từ Mỹ và Trung Quốc, lấy cảm hứng từ giấc ngủ đông thần kỳ của loài gấu, đã đề xuất nghiên cứu sử dụng hỗn hợp thuốc an thần promethazine và thuốc chống loạn thần chlorpromazine để tạo ra “tình trạng giống ngủ đông” cho bệnh nhân đột quỵ với mục tiêu cuối cùng là bảo tồn chức năng não.
>>> Giấc ngủ đông loài gấu mở ra cơ hội chữa trị bệnh Alzheimer.
Nguồn: Arstechnica
Bất kỳ loài động vật nào trải qua hàng tháng trời dưới lòng đất, không ăn uống mà vẫn sẵn sàng sinh tồn chắc chắn đã làm chủ một khả năng sinh học đáng kinh ngạc. Và cái tên nổi bật nhất trong các loài ngủ đông chính là gấu.
Ngoài ra, loài gấu cũng sẽ điều chỉnh lại thời gian ngủ đông khi khí hậu ngày càng ấm lên và mùa đông ngắn lại. Cách chúng phản ứng sẽ nói lên nhiều điều về sự thay đổi trong cơ thể cũng như mối liên hệ sâu sắc giữa khí hậu và hành vi động vật.
Duy trì nhiệt độ cơ thể
Giấc ngủ đông của gấu khác xa so với những loài khác. Sóc đất Bắc Cực có thể tạm thời giảm nhiệt độ cơ thể xuống -3 ° C mà không bị đóng băng. Ngược lại, gấu vẫn duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định, nhưng điều chỉnh quá trình trao đổi chất chậm lại. Brian Barnes, một nhà động vật học tại Đại học Alaska Fairbanks cùng các đồng nghiệp đã theo dõi kỹ lưỡng quá trình ngủ đông của gấu đen trong các ổ nhân tạo hơn một thập kỷ trước.Nhóm nghiên cứu đã đo lượng oxy hấp thụ, carbon thải ra, quá trình trao đổi chất và theo dõi nhiệt độ của chúng. Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh động vật có thể ngủ đông mà không bị hạ thân nhiệt.
Khi gấu ngủ đông, chúng không chỉ đơn giản ngủ, đó là quá trình thiết lập lại toàn bộ thông số hoạt động trong cơ thể. “Chúng đi vào, đi quanh ổ 2 hoặc 3 lần, nằm xuống và giữ nguyên tư thế như vậy trong suốt 6 tháng. Chúng chỉ đứng dậy để đổi tư thể vài ngày một lần.
Ngoài ra, ngủ đông có thể xác định giới hạn của các chức năng trên động vật có vú”, ông nói. Ví dụ như gấu mẹ có thể nuôi các cặp sinh đôi hoặc sinh ba trong thời gian ngủ đông mà không ăn hoặc uống, cũng không khai thác chất béo và nước dự trữ chỉ vì lợi ích của đàn con.
Đối với con người, nếu làm tương tự chúng ta sẽ phải trả giá nhanh chóng. Cho dù chúng ta đang hồi phục trên giường bệnh hay cưỡi tên lửa đường dài vào vũ trụ, việc không vận động sẽ khiến cơ bắp chúng ta teo dần, xương bị mỏng đi. Gấu không có vấn đề như vậy. Một phần về bí ẩn xương chắc khỏe của chúng vừa được tiết lộ. Vào năm 2021, Barnes và các đồng nghiệp đã công bố một nghiên cứu cho thấy gấu ngủ đông có thể tắt các gen làm loãng xương.
Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện trên có thể được áp dụng để làm giảm tình trạng loãng xương ở con người, đặc biệt hữu ích với người nằm trên giường bệnh thời gian dài.
Làm chậm quá trình trao đổi chất
Sự trao đổi chất chậm chạp của loài gấu là một kỳ tích đáng kinh ngạc. Một con gấu có thể làm chậm nhịp thở và nhịp tim khoảng 75% trong nhiều tháng, nhưng vẫn duy trì nhiệt độ cơ thể tương đối cao. Cách thức chúng làm vậy vẫn là một bí ẩn. Cô nói rằng gấu không hạ nhiệt độ như sóc đất bởi vì sẽ mất rất nhiều năng lượng để làm ấm lại cơ thể khi chúng thức dậy. Thay vào đó, chúng cuộn tròn, để mỡ và lông giữ cơ thể ấm, với chỉ một vài cái rùng mình để giúp máu lưu thông.Kỳ tích này đã khơi dậy sự tò mò của không chỉ giới y học mà còn cả khoa học vũ trụ. Những người mơ ước có thể đưa các phi hành gia đi vòng quanh hệ mặt trời trong tình trạng ngủ đông, hạn chế oxy, thức ăn và tập thể dục suốt vài tháng hoặc vài năm.
Như Barnes giải thích, các cơn đau tim và đột quỵ làm giảm đáng kể việc cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cho não. Sự thiếu hụt nguồn cung đó sẽ ít ảnh hưởng hơn nếu bác sĩ có thể giảm nhu cầu của não bằng cách đặt bệnh nhân vào giấc ngủ đông. Các bệnh nhân đột quỵ có nhiều cơ hội được điều trị hơn trong giờ đầu tiên sau phát bệnh, hay còn được là giờ vàng. Nếu các bác sĩ có thể tùy chỉnh chế độ ngủ đông đến một thời điểm mà nhu cầu của não không vượt quá nguồn cung cấp, thì “giờ vàng đó có thể là một tuần vàng hoặc ba tuần vàng", Barnes nói.
Những giả thuyết trên có thể sớm trở thành hiện thực. Vào tháng 3/2021, các nhà khoa học từ Mỹ và Trung Quốc, lấy cảm hứng từ giấc ngủ đông thần kỳ của loài gấu, đã đề xuất nghiên cứu sử dụng hỗn hợp thuốc an thần promethazine và thuốc chống loạn thần chlorpromazine để tạo ra “tình trạng giống ngủ đông” cho bệnh nhân đột quỵ với mục tiêu cuối cùng là bảo tồn chức năng não.
>>> Giấc ngủ đông loài gấu mở ra cơ hội chữa trị bệnh Alzheimer.
Nguồn: Arstechnica
