Winter wonderland


Збільшувати температуру тіла чи не збільшувати температуру тіла? –
ось у чому питання


На Київ і на всю неньку Україну навалилися морози. Скоро обіцяють аж -25°C!

У світі холодного, зимового ранку і за перспективи такого самого негостинного мляво холодного дня іноді замислюємося, а чи не краще взагалі було б впадати в сплячку на зиму? Ну його все до весни?

Цікавий факт: класичною істотою, яка впадає в зимову сплячку, здавна вважається ведмідь. Але впродовж довгого періоду багато біологів вважали, що насправді ведмідь не впадає в «класичну» зимову сплячку, в нього просто глибокий зимній сон. У ведмедя температура знижується лише на декілька градусів, тоді як у деяких представників гризунів температура при сплячці понижується до субзеро значень і продовжується такою декілька тижнів (Barnes, B.M.). Це просто чудово – зміна в температурі тіла на майже 4 десятки градусів, і це нормально. Але, повертаючись до ведмедів, зараз вже признано, що зміна температури тіла — не основний критерій оцінки чи то є сплячка, більше уваги надається змінам в рівні обміну речовин (метаболізму). Тому ведмедів записали в тих, що можуть впадати в сплячку. Але як би там не було, лапу ведмеді якщо і смокчуть, але точно не для того, щоб поповнити собі запаси поживних речовин =)

Так от, перед тим, як почати готуватись до сплячки і до зниження своєї температури заради зниження рівню метаболізму, треба гарненько замислитись – а чи варто воно того?

Терміни пойкілотермія та гомойотермія прийшли на заміну термінам холоднокровність і теплокровність, відповідно, через те, що в холоднокровних тварин не завжди кров холодна (коли ящірка нагрівається на сонці, ух!), і навпаки, у теплокровних тварин не завжди кров тепла (див. приклад про сплячку). Більш того, у деяких істот крові як такої немає.
Гомойотермія (Гр.: ὅμοιος – схожий, θέρμη – тепло) – це здатність організму підтримувати постійну температуру тіла незалежно від навколишніх умов.
І, відповідно, пойкілотерми (ποικίλος – варіабельний) – організми, в яких температура тіла змінюється в залежності від температури навколишнього середовища.

Адже є цікава теорія з приводу того, навіщо ссавцям така висока температура тіла. (Чому висока? 37°C – це майже завжди більше за температуру навколишнього простору, а тому треба затрачувати енергію на підтримання такої температури, чим ми власно і відрізняємося від пойкілотермних тварин).

Згідно з нещодавньою теорією декількох груп американських вчених, висока температура тіла може бути пояснена в ході еволюції як адаптація, направлена проти грибкових захворювань.

Гарненькі представники виду Candida albicans, що викликають кандидоз. Зображення: London R (CC BY 4.0)*
Гарненькі представники виду Candida albicans, що викликають кандидоз.
Зображення: London R (CC BY 4.0)
*

Є більш за 1,5 мільйонів видів грибів, і лише декілька сотень із них патогенні для людини. А от видів грибів, патогенних для рослин і комах, – десь приблизно 270 тисяч та 50 тисяч, відповідно. Амфібії теж сильно страждають від деяких захворювань (e.g., хітридіомікоз). А от людям пощастило трохи більше.

До речі, грибкова патогенність для людини стрімко збільшилася з розвитком імуносупресорних препаратів та розповсюдженням вірусу імунодефіциту людини.

Вищезазначені групи вчених провели серії експериментів, де вивчали здатність різних видів грибів рости в різних температурних умовах. Вони виявили, що більшість видів чудово себе почуває в температурних межах 12-30°C, а от при переході на 35°C і вище відбувається різке зниження кількості видів грибів, які можуть виживати в таких умовах.

Частка видів грибів, що росли за даної температури. Лініями вказані температури ссавців, квадрати, та птахів, трикутники. Зображення: Vincent A. Robert, and Arturo Casadevall J Infect Dis. 2009
Частка видів грибів, що росли за даної температури. Лініями вказані температури ссавців, квадрати, та птахів, трикутники.
Зображення: Vincent A. Robert, and Arturo Casadevall J Infect Dis. 2009*

Але це не все. Вони, i.e. вчені, перевірили, а які саме види виживають в теплих умовах. Види грибів були розподілені на декілька груп в залежності від того звідки ці види були взяті – з ґрунту, з пойкілотермних (комах, рослин) та гомойотермних істот (птахів, ссавців). Так от, ті види, що були взяті з ґрунту, вже починали погано себе почувати при 25°C. А при 37°C залишалася більшість видів, які були вилучені з гомойотермних істот.

Можливо, підвищення температури тіла привело в ході еволюції до захисту від мікробів шляхом створення нежиттєздатних температурних умов. Але така зміна буде надзвичайно «дорогою» в метаболічному плані (i.e. треба багато їжі), і тому підвищувати температуру тіла можна лише до певної межі – до того, як енергія, потрібна на розігрів організму, не стане занадто великою, адже гомойотермним істотам потрібно приблизно в 10 раз більше кисню, ніж пойкілотермним.

Пристосованість організмів, що вираховується, як перевага (зниження патогенів при збільшенні температури) поділена на ціну (метаболічні потреби).Зображення: Aviv Bergman, and Arturo Casadevall mBio 2010
Пристосованість організмів, що вираховується, як перевага (зниження патогенів при збільшенні температури) поділена на ціну (метаболічні потреби).
Зображення: Aviv Bergman, and Arturo Casadevall mBio 2010*

Вчені вирахували той оптимум температури тіла, який дає максимальний захист від патогенних мікробів, при найвигідніших метаболічних потребах, і виявилося, що та оптимальна температура лежить у межах 37°C.

І це ще не все. Можна припустити, що під час захворювання, коли підіймається температура у хворого, то це не лише для того, щоб створити оптимум температури роботи ферментів в імунній системі, а й ще для того, щоб, можливо, позбавитися патогена простим температурним ударом. Адже вирахувано, що зменшення видів грибків, що можуть існувати за таких умов, виходить приблизно 6% на кожен градус збільшення температури в межах 27-40°C. Так от, не поспішайте пити ліки, що скидають температуру =)

Так що ви гарненько подумайте, а чи варто мріяти про зимову сплячку?

А взагалі-то, зима – кльова штука. Дуже красива, та й день сьогодні буде святковий, подаруночки… Ммм =]

Та і взагалі:

It’s Winter-fall
Red skies are gleaming
Sea-gulls are flyin’ over
Swans are floatin’ by
Smoking chimney-tops
Am I dreaming…
Am I dreaming…?

Обговорення

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.