Khi mùa đông đến, một số loài vật thường chui vào hang sâu vùi mình trong những giấc ngủ đông triền miên. Đây được xem là biện pháp tự vệ đặc thù của động vật nhằm chống lại sự khắc nghiệt của thời tiết. Trong thời gian này, cơ thể chúng dường như tạm ngưng hoạt động để giảm thiểu tối đa mức tiêu hao năng lượng. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học đang cố gắng vận dụng giấc ngủ đông ở động vật phục vụ mục đích tích cực trong đời sống con người.
Loại gen đặc biệt quy định giấc ngủ ở một số loài loài vật
Ngủ đông là khả năng tự vệ đặc biệt chống lại các lạnh giá nhằm duy trì sự sống ở một số loại động vật chịu rét kém. Kết quả công trình nghiên cứu của nhóm nhà sinh học thuộc Hiệp hội Nghiên cứu động vật ngủ đông thế giới cho thấy, hiện tượng ngủ đông xảy ra một số loại động vật là do nhóm máu chúng có một chất đặc biệt có tác dụng điều chỉnh quá trình ngủ đông. Họ gọi chất này là kích thích tố (hormon ngủ đông). Các nhà khoa học đã tiến hành kiểm tra tác dụng của chất này bằng cách đưa một lượng nhỏ kích thích tố ngủ đônng vào cơ thể của chuột túi, dơi và khỉ. Kết quả thật ngạc nhiên: những con vật được thí nghiệm nhanh chóng chìm vào giấc ngủ theo quy luật.
Trong trạng thái ngủ đông, nhịp tim của chúng chậm lại, nhiệt độ cơ thể giảm không giống hệt trạng thái của những con vật ngủ đông. Khi nồng độ của kích thích tố ngủ đông yếu đi những con vật dần hồi tỉnh lại trạng thái bình thường.
Theo tiến sĩ sinh học Bryan Hall, Chủ tịch Hiệp hội Nghiên cứu động vật ngủ đông thế giới, nhóm nghiên cứu của hiệp hội đã phát hiện trong cơ thể của động vật ngủ đông có hai loại gen đặc biệt là PL và PDK-4 có tác dụng điều kiển quá trình ngủ đông của động vật. Hai loại gen này có thể khống chế và khởi động một số chất xúc tác làm thay đổi tập tính tạo ra năng lượng thông qua sử dụng prôtit của cơ thể động vật sống. Trong điều kiện giá lạnh, nhiệt độ thấp, các cơ chỉ huy trong cơ thể động vật sử dụng nhiều Lipit mà ít tiêu hao prôtit nên dự trữ được một lượng chất định đường gluco để động vật có thể bước vào trạng thái ngủ đông.
Ngủ đông khác về bản chất so với đông lạnh (ướp lạnh)
Trong thực tế lâu nay vẫn còn khá nhiều người nhầm lẫn giữa khái niệm ngủ đông và đông lạnh:
Đông lạnh là phương pháp đặc biệt bảo quản cơ thể sống trong môi trường có nhiệt độ thấp (thông thường là -1960C), đợi đến khi cần thiết sẽ tăng nhiệt độ đến mức bình thường để “đánh thức” cơ thể. Bản thân của phương pháp này là lợi dụng môi trường nhiệt độ thấp để ức chế quá trình trao đổi chất của cơ thể. Khi nhiệt độ giảm xuống đến mức nhất định, tế bào của cơ thể sẽ không bị lão hóa và thoái hóa mà sẽ ở trạng thái tạm ngưng sinh trưởng. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là cơ thể dễ bị tổn thương, thậm chí tử vong vì những tác động rất nhạy cảm trong quá trình tăng hoặc giảm nhiệt độ môi trường bảo quản (thí dụ các tinh thể nước đóng băng trong cơ thể đông lạnh có thể phá hỏng các tế bào).
Cơ thể ngủ đông hoàn toàn khác: khi động vật ngủ đông, cơ thể chỉ giảm đến mức tối thiểu tốc độ trao đổi chất, giảm bớt nhu cầu tiêu hao năng lượng nhưng về tổng thể, cơ thể chúng vẫn hoạt động cho đến lúc nào đó sẽ tự nhiên tỉnh lại. Ngủ đông hoàn toàn không có hại đến cơ thể và an toàn hơn rất nhiều so với phương pháp đông lạnh.
Triển vọng vận dụng kỹ thuật ngủ đông ở động vật vào hoạt động con người
Các nhà khoa học của cơ quan Hàng không vũ trụ Châu Âu đang nghiên cứu một dự án mới lợi dụng những ưu điểm của ngủ đông ở động vật để tạo ra môi trường ngủ đông cho các nhà du hành trong các chuyến bay dài khám phá vũ trụ. Theo tính toán, nếu một con tàu vũ trụ mang theo nhà du hành thực hiện chuyến bay trong 2 năm, lượng thức ăn tối thiểu mang theo là 3 tấn. Bên cạnh đó, những chuyến bay dài ngày trong vũ trụ tạo ra sức ép tâm lý rất lớn chó các nhà du hành, đó là chưa kể tới tình trạng cơ bắp và thể lực của học sẽ yếu đi. Một khi kỹ thuật ngủ đông cho con người được thủ nghiệm thành công, trên một góc độ nào đó, những vấn đề khó đối với các chuyến bay vào vũ trụ sẽ được giải quyết. Nhờ kỹ thuật ngủ đông, lượng thức ăn mang theo cho các nhà du hành trong toàn bộ chuyến bay sẽ ít đi, làm giảm khối lượng tàu vũ trụ, điều này đồng nghĩa với việc giảm thiểu nhiên liệu sử dụng, tiết kiệm kinh phí đóng tàu. Tuy nhiên điều các nhà khoa học mong đợi nhất là giấc ngủ đông sẽ làm giảm sức ép tâm sinh lý cho nhà du hành trong các chuyến bay lên vũ trụ.
Các nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không vũ trụ Châu Âu hy vọng, kết quả nghiên cứu của họ sẽ được áp dụng khi đóng tàu nghiên cứu sao Hỏa có người lái của Châu Âu vào năm 2033. Trên con tàu sẽ lắp đặt một “khoang ngủ đông” đặc biệt bên cạnh các phòng ngủ thông thường của các nhà du hành để giúp học vượt qua nỗi cô đơn triền miên bằng những giấc ngủ được tính toán trước.
Phương án chính của các nhà khoa học hiện nay là sẽ dùng một loại thuốc hỗn hợp mang tên là TDL có tác dụng điều khiển quá trình ngủ đông của các nhà du hành. Kết quả thí nghiệm TDL rất khả quan: một lượng rất nhỏ thuốc TDL được đưa vào cơ thể 50 con khỉ và vượn đã làm chúng nhanh chóng thiếp vào giấc ngủ đông và hoàn toàn không gây ra phản ứng phụ. Các con vật đều trở lại trạng thái bình thường sau khi tỉnh dậy. Thử nghiệm thuốc TDL trên một số loài động vật khác cũng có kết quả tương tự. Cơ chế điều khiển của giấc ngủ đông của thuốc TDL cũng có thể làm tế bào của con người bước vào trạng thái “tạm nghỉ ngơi” để bước vào giấc ngủ đông. Song với việc tiếp tục thử nghiệm hoàn thiện cơ chế tác dụng của thuốc TDL, các nhà khoa học thuộc Cơ quan Hàng không vũ trụ Châu Âu cũng đang thử nghiệm một loại thuốc bảo vệ tim cho các nhà du hành trong quá trình ngủ đông để đảm bảo an toàn tuyệt đối.
Không chỉ vậy, kỹ thuật ngủ đông còn rất đắc dụng trong y học. Các bác sĩ của Viện Y tế lục quân Mỹ đang nghiên cứu một dự án ngủ đông cho các thương binh bị thương trên chiến trường. Các cuộc chiến vừa qua cho thấy, nhiều lính Mỹ bị thương đã chết trước khi được đưa đến nơi điều trị an toàn, tổn thất từ những cái chết lẽ ra đã có thể cứu được là rất lớn. Theo dự án này, các binh sĩ khi bị thương sẽ được tiêm thuốc “ngủ đông” để tạm thời “cố định tình trạng cơ thể” trước khi đưa về hậu phương. Biện pháp này có tác dụng tránh được tâm lý đau đớn của thương binh cũng như giảm các tác động làm trầm trọng hóa vết thương, tạo điều kiện thuận lợi cho các biện pháp cứu chữa sau này.
Kỹ thuật ngủ đông có tác dụng rất lớn trong việc bảo quản lâu dài các bộ phận cấy ghép cơ thể con người. Trong điều kiện hiện nay, thời hạn tối đa bảo quản các bộ phận cơ thể là từ 3 đến 4 ngày. Tuy nhiên nếu được bảo quản trong trạng thái “ngủ đông”, thời hạn bảo quản bộ phận cơ thể con người có thể kéo dài vài ba tháng. Như vậy, kỹ thuật ngủ đông sẽ là một tin vui đối với những bênh nhân mắc bênh nan y, họ có thể lựa chọn biện pháp trải qua các đợt ngủ đông để khống chế tình trạng của bệnh tật và đợi khi nào khoa học tìm ra được biện pháp chữa trị.
Benh.vn (Theo thế giới mới)
