Пламенный насос. Естественная история сердца

Самцы белых медведей активны круглый год, а самки близки к спячке, когда устраиваются в зимние берлоги вместе с детенышами, но температура их тела никогда не падает так сильно, как это обычно бывает во время подобного физиологического состояния. По-видимому, это адаптация, которая позволяет самкам выкормить детенышей. Таким образом, взрослые самки медведей ничего не едят в течение этого периода (до 8 месяцев), и скорость их метаболизма уменьшается (например, частота сердечных сокращений может упасть с 40 до 8 ударов в минуту), но истинная спячка предполагает снижение температуры тела в течение длительного периода. То есть вполне вероятно, что трубконосы могут считаться единственными, кто переносит зимнюю спячку под снегом[69].

Помимо уменьшения температуры, важная особенность зимней спячки – снижение скорости метаболизма, потому что это позволяет летучим мышам и другим существам, впадающим в нее, использовать за зиму меньше кислорода и питательных веществ. Точно так же, как частота сердечных сокращений медведя падает с 40 ударов в минуту до 8, частота сердечных сокращений летучей мыши может снизиться с 500–700 ударов в минуту до 20. Во время спячки кровь отводится от конечностей в середину тела, как и у замерзших людей, чтобы греть и снабжать наиболее жизненно важные органы. Однако существенная разница между людьми и впадающими в спячку животными заключается в том, что сердца последних приспособились функционировать при низких температурах и низком содержании кислорода, что могло бы вызвать фибрилляцию – катастрофически быстрое, нерегулярное и несинхронизированное сокращение мышечных волокон сердца – у тех, кто не впадает в спячку, например людей.

Поскольку пищи нет, питание для впавших в спячку поступает из накопленного вещества под названием «бурая жировая ткань», которая у летучих мышей хранится в небольших отложениях между лопатками. В отличие от большей части жировой ткани, здесь жир расщепляется с помощью химических реакций, которые непосредственно производят тепло, не расходуя энергию на промежуточные стадии. Бурая жировая ткань есть и у человеческих младенцев. Это связано с тем, что младенцы особенно уязвимы к холоду. Требуется некоторое время, чтобы механизмы регулирования температуры новорожденного (например, способность дрожать) установились и начали работать. Более того, поскольку дети маленькие, площадь поверхности их тела относительно велика – та же проблема соотношения поверхности к массе, с которой сталкиваются летучие мыши и другие мелкие животные. В результате дети теряют тепло примерно в четыре раза быстрее, чем взрослые. Недоношенные дети и дети с низким весом при рождении особенно подвержены проблемам, связанным с регулированием температуры, потому что у них меньше бурого жира, который можно сжечь. Это одна из причин, по которой недоношенные дети часто проводят первые недели своей жизни в теплых инкубаторах.

Бурый жир объясняет и пухлый период в развитии детей, который длится до тех пор, пока большая часть этой ткани не сгорит. У взрослых людей остается очень мало (если вообще остается) бурого жира, причем эти небольшие количества обычно ограничиваются такими местами, как верхняя часть спины, шея и позвоночный столб.

У летучих мышей и других впадающих в спячку видов бурый жир расходуется в течение всего периода гибернации, метаболизируясь для высвобождения тепла всякий раз, как температура тела животного опускается до некоторой отметки. Проблемы могут возникнуть, если впавших в спячку животных неожиданно будят, побеспокоив (например, любознательные люди). Поскольку небольшая часть бурого жира сжигается во время каждого возбуждения, существует реальная угроза того, что животные умрут от голода, если их жировые запасы сгорят до того, как улучшение погодных условий позволит им искать альтернативные формы энергии (то есть пищу).

Один из интересных побочных эффектов зимней спячки – она позволяет животным жить дольше и стареть медленнее. Летучие мыши могут жить в дикой природе более 20 лет, что необычно долго для такого маленького млекопитающего. Подавляющее большинство подобных животных имеют чрезвычайно короткую продолжительность жизни, как, например, малая бурозубка (Sorex minutus). Эти крошечные хищники весят около шести граммов и прожигают свою гиперактивную жизнь примерно за 18 месяцев.

Миранда Данбар рассказала мне, что прочитала исследование, опубликованное Комитетом по недавно вымершим организмам в Американском музее естественной истории, в котором был сделан вывод, что за последние 500 лет подтверждено вымирание 61 вида млекопитающих⁴⁰.

– Из них три вида – впадающие в спячку летучие мыши, – сказала она. – Должно быть, они что-то делают правильно.

7Ода Бэби Фэй