Wenn die Temperaturen zu kalt werden, um sie auszuhalten, rutschen Tiere wie Bären, Schildkröten, Murmeltiere, Fledermäuse und Eichhörnchen in einen tiefen Winterschlaf, um wertvolle Energie zu sparen. Die Körpertemperatur, die Herzfrequenz und die Atmung verlangsamen sich, so dass die Tiere die kalten Monate in einem tiefen Schlaf abwarten können, bevor sie zu wärmerer Frühlingsluft erwachen.
Um herauszufinden, wie Tiere monatelang Winterschlaf halten, untersuchte ein Team von Wissenschaftlern zwei Jahre lang arktische Erdhörnchen in einem Labor. Diese Eichhörnchen sind so versierte Winterschlafer, dass sie bis zu acht Monate in ihrem Schlaf bleiben können, indem sie ihr Stoffwechselsystem so stark verlangsamen, dass sie nur einmal pro Minute atmen müssen, so eine Pressemitteilung.
In einer Studie, die am Montag in der Zeitschrift Nature Metabolism veröffentlicht wurde, entdeckte ein Team von Wissenschaftlern, dass diese Eichhörnchen in der Lage sind, Nährstoffe in ihrem Körper zu recyceln, um zu überleben, berichtet Tara Yarlagadda für Inverse.
Während die Muskeln der Eichhörnchen langsam zusammenbrechen, nimmt ihr Körper den dabei freigesetzten Stickstoff auf und recycelt ihn in Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen. Infolgedessen produzieren sie Proteine, die zum Aufbau von Lungen-, Nieren- und Skelettmuskelgewebe verwendet werden, so dass sie weniger Muskelverlust erleiden, berichtet Chrissy Sexton für Earth.com.
Frühere Forschungen deuteten darauf hin, dass Tiere Stickstoff recyceln, beispielsweise aus Harnstoff — einer stickstoffschweren Substanz, die in der Leber produziert und über den Urin ausgeschieden wird -, wenn sie Winterschlaf halten. Diese Studie ist die erste, die den Prozess in Echtzeit beobachtet, berichtet Harry Cockburn für The Independent.
Wissenschaftler haben versucht herauszufinden, wie Tiere monatelang Winterschlaf halten und größtenteils unversehrt aufwachen können, aber wenn Menschen bettlägerig sind oder nicht gehen können, können sie in nur einer Woche verheerende Nebenwirkungen wie Muskelschwund und Zellschäden erleiden. Herauszufinden, wie Tiere diesen Effekten ausweichen, kann Wissenschaftlern helfen, Behandlungen für ältere Menschen und Menschen mit Krebs zu entwickeln, die stark von Muskelschwund betroffen sind, berichtet Earth.com .
Die meisten Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die Behandlung von Verletzungen oder Krankheiten, aber das ist nicht der Ansatz, den die Hauptautorin Sarah Rice, eine Biologin an der University of Alaska Fairbanks, gewählt hat.
„Es macht Spaß, diese Idee auf den Kopf zu stellen“, sagt Rice in der Pressemitteilung. „Anstatt zu untersuchen, was in der Welt schief geht, ist es wichtig zu untersuchen, was richtig läuft.“
Neben der Behandlung von Patienten bringt diese Studie die Wissenschaft auch näher an die Entdeckung heran, ob der Winterschlaf beim Menschen induziert werden kann. Es mag weit hergeholt erscheinen, aber der Winterschlaf würde es den Menschen ermöglichen, Monate ohne Bewegung zu verbringen, was für Astronauten, die eine Reise zum Mars planen, eine Reise, die bis zu neun Monate dauern kann, ein Wendepunkt sein könnte, berichtet Inverse.
„Ein langfristiges Ziel ist es, die metabolischen Anpassungen im Winterschlaf beim Menschen nachzuahmen“, sagt Co-Autorin Kelly L. Drew, Biologin an der University of Alaska Fairbanks. „Zu diesem Zweck müssen wir wissen, welche Stoffwechselprozesse zum einzigartigen Stoffwechselphänotyp von Tieren im Winterschlaf beitragen, den diese Arbeit enthüllt.“