Введение

Состояние снижения физиологической активности у животного

Торпор – это состояние снижения физиологической активности у животного, обычно характеризующееся пониженной температурой тела и скоростью метаболизма. Торпор позволяет животным переживать периоды сниженной доступности пищи. Термин "торпор" может относиться к времени, которое животное, впадающее в спячку, проводит при низкой температуре тела, длящееся дни или недели, или может относиться к периоду низкой температуры тела и метаболизма, продолжающемуся менее 24 часов, как в случае "суточного торпора". К животным, подвергающимся суточному торпору, относятся птицы (даже крошечные колибри, особенно Cypselomorphae) и некоторые млекопитающие, включая многие виды сумчатых, виды грызунов (такие как мыши) и летучие мыши. В течение активной части дня такие животные поддерживают нормальную температуру тела и уровень активности, но их скорость метаболизма и температура тела снижаются в течение части дня (обычно ночью) для экономии энергии. Некоторые животные сезонно впадают в длительные периоды неактивности, с пониженной температурой тела и метаболизмом, состоящие из нескольких эпизодов торпора. Это называется зимней спячкой, если это происходит зимой, или летней спячкой, если это происходит летом. Суточный торпор, с другой стороны, не зависит от сезонности и может быть важной частью энергосбережения в любое время года. Торпор – это хорошо контролируемый терморегуляторный процесс, а не, как считалось ранее, результат отключения терморегуляции. Торпор сумчатых отличается от торпора несумчатых млекопитающих (эутерий) по характеристикам пробуждения. Пробуждение у эутерий опирается на теплообразующую бурую жировую ткань как механизм ускорения повторного разогрева. Механизм пробуждения сумчатых неизвестен, но, по-видимому, не зависит от бурой жировой ткани.

Эволюция

Эволюция оцепенения, вероятно, сопровождала развитие гомеотермии. Животные, способные поддерживать температуру тела выше температуры окружающей среды, имели преимущество в выживании, когда другие особи их вида были бы не в состоянии это делать. Преимущества поддержания внутренней температуры включают увеличение времени, затрачиваемого на поиск пищи, и меньшую подверженность резким перепадам температуры. Хотя гомеотермия предоставляет преимущества, такие как повышенная активность, мелкие млекопитающие и птицы, поддерживающие внутреннюю температуру тела, тратят до 100 раз больше энергии при низких температурах окружающей среды по сравнению с эктотермами. Чтобы справиться с этой проблемой, эти животные поддерживают значительно более низкую температуру тела, лишь немного превышающую температуру окружающей среды, а не нормальную рабочую температуру. Это снижение температуры тела и скорости метаболизма позволяет животным, способным впадать в состояние оцепенения, выживать в течение длительного времени. В 2020 году ученые сообщили об обнаружении признаков оцепенения у листрозавров, живших около 250 миллионов лет назад в Антарктиде – это самое древнее свидетельство состояния, подобного зимней спячке, у позвоночных животных.

Функции

Замедление скорости метаболизма для сохранения энергии в периоды недостатка ресурсов является основной известной функцией оцепенения. Этот вывод в значительной степени основан на лабораторных исследованиях, в которых было установлено, что оцепенение возникает после лишения пищи.

Сохранение энергии у мелких птиц

Было показано, что оцепенение – это стратегия мелких перелетных птиц для сохранения энергетических запасов организма. Колибри, отдыхающие ночью во время миграции, впадают в оцепенение, что помогает сохранять жировые запасы во время миграции или холодных ночей на большой высоте. Черноголовые гаички, обитающие в умеренных лесах Северной Америки, не мигрируют на юг зимой. Гаичка может поддерживать температуру тела на 12 °C ниже нормальной. Это снижение метаболизма позволяет ей сохранять 30% жировых запасов, накопленных за предыдущий день. Например, грызуны, живущие в высоких широтах, используют оцепенение сезонно, когда не размножаются. Эти грызуны используют оцепенение как средство выживания зимой и живут, чтобы размножаться в следующем репродуктивном цикле, когда источники пищи обильны, разделяя периоды оцепенения и период размножения. Восточная длинноухая летучая мышь использует оцепенение зимой и способна пробуждаться и охотиться в теплые периоды. Некоторые животные используют оцепенение во время своего репродуктивного цикла, как это наблюдается в непредсказуемых условиях обитания. Гетеротермы составляют лишь четыре из 61 млекопитающих, подтвержденно вымерших за последние 500 лет. Когда золотая колючая мышь испытывает снижение доступности пищи из-за конкуренции с обыкновенной колючей мышью, она проводит больше времени в состоянии оцепенения.

Устойчивость к паразитам у летучих мышей

Было показано, что снижение температуры, связанное с оцепенением, уменьшает способность паразитов к размножению. В умеренных зонах репродуктивная способность эктопаразитов летучих мышей снижается, когда летучие мыши впадают в оцепенение. В регионах, где летучие мыши не впадают в оцепенение, паразиты сохраняют постоянную скорость размножения в течение года.

NASA предлагает возможность глубокого сна для миссии на Марс

В 2013 году компания SpaceWorks Engineering начала исследования, направленные на резкое снижение стоимости пилотируемой экспедиции на Марс, путем перевода экипажа в состояние торпора на 90-180 дней. Путешествие в состоянии торпора позволит снизить метаболические функции астронавтов и минимизировать требования к системам жизнеобеспечения во время многолетних миссий.