چرا ماهیچه های حیوانات در تحلیل خواب زمستانی بی حرکت و بدون غذا نمی شوند؟ – زومیت

در پایان روز بیشتر بادام زمینی بخورید تا برای خواب زمستانی آماده شوید. آنها باید انرژی زیادی را به شکل چربی ذخیره کنند. این چربی منبع اصلی سوخت در ماه های زمستان خواهد بود.

در زمان انقلاب زمستانی، پوسته زمین خرپا نامیده می شود. متابولیسم آنها تا حدود یک درصد متابولیسم کند می شود و دمای بدن آنها به دمای انجماد نزدیک می شود.

وضعیت انرژی برای زنده نگه داشتن حیوان تا فصل بهار نیاز دارد. البته، این روزه طولانی مدت دارای جنبه های منفی است: مصرف پروتئین مدرن وجود ندارد. پروتئین برای حفظ بافت ها و اندام های بدن حیاتی است و کمبود پروتئین به ویژه برای ماهیچه ها مشکل ساز است.

در انسان، دوره‌های طولانی عدم تحرک، مانند استراحت طولانی‌مدت در کنار تخت، منجر به تحلیل رفتن عضلات می‌شود. اما تجزیه و تحلیل عضلات در حیوانات در خواب زمستانی حداقل است. در این حیوانات وجود پروتئین، عدم مصرف پروتئین، گرمی ماهیچه ها و عملکرد آن به مدت 3 تا 4 ماه به خوبی حفظ می شود. این سازگاری مفید به تضمین یک فصل تولید مثل موفق در اوایل بهار کمک می کند.

اما این رویای حیوان زمستانی از کجا می آید؟ برای چندین دهه، این موضوع برای زیست شناسانی که خواب زمستانی در زمین را مطالعه می کنند راز بوده است. محققان اخیرا نقش میکروب ها را در جریان این حیوانات برای کمک به حفظ توده عضلانی در طول خواب زمستانی بررسی کرده اند.

_{تخت کنار تخت، حتی پس از 6 ماه خواب زمستانی، حداقل نشانه هایی از تحلیل رفتن عضلات را نشان می دهد.}

سیستم بازیابی نیتروژن

تحقیقات گذشته نشان داده است که سیستم های نظارت بر حیوانات دستخوش تغییرات زیادی در ساختار و عملکرد خواب زمستانی شده است. البته، فقط حیوانات نیستند که تمام زمستان را روزه می گیرند، آنها نیز شرایط میکروبی یکسانی دارند.

محققان به تازگی دریافته اند که انقلاب زمستانی مقیاس میکروبیوم را تغییر می دهد. آنها سپس این سوال را مطرح کردند که آیا میکروب ها می توانند در جریان خواب زمستانی نقشی داشته باشند؟ آیا در مواقعی که حیوانات غذا نمی خورند، قسمت هایی از باکتری ها به حفظ عملکرد عضلات و بافت ها کمک می کند؟

زیست شناسان قبلاً حیوانات باهوش را به عنوان شکارچی در حیواناتی مانند گاو شناسایی کرده بودند که به آنها کمک می کند تا زمانی که رژیم غذایی کم پروتئین یا نیازهای پروتئین بالا (مانند بارداری) وجود دارد، زنده بمانند.

Freindi، معروف به “نیتروژن آتش بازیابی”، به حیوان اجازه می دهد تا نیتروژن (عنصر حیاتی برای سنتز پروتئین) را بازیابی کند که در غیر این صورت به شکل آتش در ادرار دفع می شود. به کمک این، نیتروژن در بدن ذخیره می شود و برای ساخت اسیدهای آمینه که تنها مواد تشکیل دهنده پروتئین ها هستند، استفاده می شود.

فرآیند بازیابی نیتروژن شامل تجزیه و تحلیل شیمیایی مولکول های شیمیایی برای آزادسازی نیتروژن است. اما نکته مهم این است که آنالیز شیمیایی آتش نیازمند «آتش» است و آتش آنزیمی است که حیوان تولید نمی کند. بنابراین، برای مثال، چگونه یک گاو نیتروژن خود را از آتش می گیرد؟

میکروب های خاصی که در حیوانات عادی رودخانه زندگی می کنند قادر به انجام این کار هستند. آنها آنزیم هایی می سازند و از آنها برای تجزیه و تحلیل مولکول های شیمیایی استفاده می کنند و نیتروژن آزاد می کنند که به مولکول آمونیاک می دهد. سپس میکروب ها آمونیاک را جذب کرده و از آن برای تولید پروتئین های جدید خود استفاده می کنند.

_{مدلی از آتش مولکولی، با دو اتم نیتروژن (به رنگ آبی)، یک اتم کربن (خاکستری)، یک اتم اکسیژن (قرمز) و چهار اتم هیدروژن (سفید)}

ویژگی های تغذیه کننده گیاهان به این حیوانات اجازه می دهد تا نیتروژن را از آتش بازیافت کنند. اما برای حیوانات دیگر، مانند حیواناتی که در زمستان خواب هستند، مشخص نیست که آیا می توان از نیتروژن برای کمک به این پروتئین برای ورود به بدن حیوان استفاده کرد یا خیر. چالشی که دانشمندان با آن روبرو بودند نشان دادن این بود که نیتروژن بازیابی شده و حیوانات رویای زمستان را در سر می پرورانند.

طراحی آزمایشی

محققان این آزمایش‌ها را با استفاده از آزمایش‌های بستر سطح زمین برای گرفتن نیتروژن کلیدی و طراحی طراحی کردند. آنها در ابتدا مولکول ها را به جریان خون تزریق کردند. در این مولکول ها دو سوم نیتروژن به صورت غلظت نیتروژن جایگزین می شود که به طور طبیعی به مقدار کم در بدن وجود دارد.

آنها قادرند غلظت نیتروژن را در خون افزایش دهند، همانطور که نیتروژن به جریان خون تزریق می شود، سپس میکروارگانیسم ها، میکروب ها و ذرات به این اجزا تجزیه می شوند و در نهایت متابولیزه و جذب بدن می شوند. در همه جا در بالاترین سطوح غلظت نیتروژن، محققان دریافته اند که آتش منبع نیتروژن است و بنابراین میکروب های موجود در گیاه باید مسئول بازگرداندن نیتروژن به حیوانات باشند.

برای تایید اینکه میکروب ها مطالعات بازیابی نیتروژن را انجام می دهند، محققان خواص میکروبیوم طبیعی را با مواردی که از دست رفته بودند مقایسه کردند. به برخی از حیوانات سه بار در سال تحت رژیم آنتی بیوتیک آنتی بیوتیک داده شد تا آلودگی میکروبی آنها کاهش یابد.

در مورد میکروبیوم طبیعی، شواهدی از بازیابی نیتروژن در هر مرحله از آزمایش مشاهده شد. با این حال، عدم حفظ میکروبیوم حداقل نشان دهنده بازیابی نیتروژن است. مشاهدات تائید کرده است که این فریک ها توانایی شکستن میکروب های رودخانه و آزادسازی نیتروژن آن را در رودخانه زمستانی دارند. ماهیچه ها و پوست حیوان خواب زمستان را دیده اند، در اواخر زمستان بیشتر نیتروژن خود به خود به آتش داده می شود، یعنی بیشتر زمستان در خواب و بدون غذا هستند.

مالکان نیز در این امر مشارکت دارند. در طول خواب زمستانی، سلول های خونی تولید پروتئین هایی به نام «حامل آتش» را افزایش می دهند. این مولکول ها در غشای سلولی جریان خون قرار دارند و آتش را از خون به داخل جریان خون، محل حضور و حضور میکروب ها، هدایت می کنند. این همکاری به این معنی است که حیوانات کمتری که در طول خواب زمستان تولید می کنند، مسیر امن تری برای بازگشت دارند.

در پایان، محققان متوجه شدند که فقط سانسور نیست که مورد توجه قرار گرفته است. میکروب ها همچنین از نیتروژن برای ساختن پروتئین های خود استفاده می کنند. این نشان می دهد که بازیابی نیتروژن و در طول تغذیه زمستانی، هر دو واحد ساختاری مولکولی اطلاعات مهمی را در اختیار هر دو طرف قرار می دهند. محققان یافته های خود را در مجله Science گزارش کردند.

_{همچنین همانطور که در این ویدیو مشاهده می شود، هر چند هفته یکبار، خواب آوران به عنوان یک خواب موقت از خواب بیدار می شوند. آنها نه چیزی می خورند و نه می نوشند، اما اجازه رشد بدن خود را نمی دهند و اجازه دارند کار خود را انجام دهند.}

آیا این نوع همجنس گرایی می تواند به انسان کمک کند؟

این الگوی حیوانات همجنس، در هنگام خواب در زمستان و میکروب ها، کاربردهای بالقوه ای دارد. به عنوان مثال، سوء تغذیه که میلیون ها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهد، باعث افزایش تدریجی توده عضلانی شده و سلامتی را به خطر می اندازد.

کاهش توده عضلانی (سارکوپنی) یا تجزیه ماهیچه ای که به طور طبیعی اتفاق می افتد، تحرک را مختل می کند و افراد را آسیب پذیر می کند. درک دقیق اینکه سیستم چگونه نیتروژن حیوانی را که در خواب زمستانی است، بازیابی می کند، زمانی که خطر از دست دادن بافت و تجزیه و تحلیل عضلات بیشتر است، مفیدتر است، ممکن است بتواند درمان های جدیدی را برای کمک به افرادی که در شرایط مشابه هستند ارائه دهد. .

یکی از دیگر کاربردهای بالقوه پروازهای فضایی انسان، تجربه نرخ بالای آتروفی عضلانی است. علت توده عضلانی آتروفیک در فضانوردان این است که پروتئین های عضله ساز را تجزیه می کنند. حتی رژیم ورزشی که فضانوردان برای جبران آن انجام می دهند کافی نیست. عمل متقابل میکروبیوم، که پروتئین‌های عضله‌سازی را تسهیل می‌کند، شبیه دیوانگی‌ای که در حیوانات در خواب زمستانی می‌بینیم، ممکن است قابل تامل باشد.

این کاربردها، اگرچه از نظر تئوری امکان پذیر هستند، اما راه زیادی در پیش دارند. با این حال، مطالعات اخیر نشان داده است که انسان قادر به کمک به کاهش مقدار نیتروژن در آتش است، به طوری که ماشین آلات مدرن وجود دارد و فقط نیاز به توسعه دارد.