بن‌بست دیگر در راه سفرهای فضایی: خواب ‌زمستانی برای فضانوردان امکان‌پذیر نیست

فرستادن انسان‌ها به هر نقطه‌ای از فضا ورای کره‌ ماه، نیازهای سلامتی، غذایی و روان‌شناختی ما انسان‌ها را به مرحله‌ی تازه‌ای می‌برد که اساساً تا قبل از این با آن بیگانه بوده‌ایم. در داستان‌های علمی تخیلی راه‌حل معمولاً فرو بردن فضانوردان به حالت خفتگی یا خواب زمستانی است. در حالت خواب زمستانی، متابولیسم (سوخت‌وساز بدن) به‌شدت کم و ذهن فرد هم از شر انتظار طولانی‌مدت و گاهی کُشنده خلاص می‌شود.

به گزارش وب‌سایت علمیساینس‌آلرت، برخلاف سفرهای سریع‌السیر با سرعت نور یا سفر ازطریق کرم‌چاله‌ها، فرض قرار دادن فضانوردان در نوعی خواب زمستانی مصنوعی دست‌کم روی کاغذ چندان هم خارج از محدوده‌ی دانش کنونی بشر نیست. به‌همین‌دلیل، هم اخیراً سازمان فضایی اروپا تصمیم گرفت تحقیقاتی را در رابطه‌ با این فرضیه انجام دهد. حال، ۳ پژوهشگر اهل کشور شیلی پس از بررسی‌های خود به یک بن‌بست از نوع ریاضیاتی رسیدند که اساساً پتانسیل به خواب زمستانی فرو بردن انسان را زیر سؤال می‌برد.

پژوهشگران در بررسی‌های خود رابطه‌ی بین توده‌ی بدن و مصرف انرژی در حیواناتی که به خواب زمستانی می‌روند را بررسی کرده‌اند. این تیم تحقیقاتی توانست حداقل میزان متابولیسمی که به سلول‌ها امکان سالم باقی‌ماندن در شرایط سرد و کم‌اکسیژن را می‌دهد شناسایی کند. برای حیوانات نسبتاً سنگینی مانند ما انسان‌ها، صرفه‌جویی در انرژی که با ورود به خواب زمستانی رخ می‌دهد، بسیار پایین است. این مقدار به حدی است که حتی خواب‌ عادی درمقابل آن به لحاظ مصرف انرژی بهینه‌تر است.

پژوهشگران تجزیه و تحلیل‌های آماری را در میان گونه‌های مختلف جانوران دارای خواب زمستانی انجام دادند. آن‌ها نتیجه‌گیری کردند، پستانداران کوچک‌تر در خواب زمستانی به‌طور متوسط نسبت به حیوانات بزرگ‌تر انرژی بسیار بیشتری ذخیره می‌کنند. برای مثال، جانور کیسه‌دار کوچکی به نام میمونک کوهی که حدود ۴۵ گرم وزن دارد، در مقایسه با حالت عادی در زمان خواب زمستانی ذخیره‌ی انرژی ۷۶ درصدی دارد.

خرس‌های گریزلی در طی خواب زمستانی بر خلاف جانوران ریزجثه‌ای مانند خفاش و جوندگان، صرفه‌جویی زیادی در مصرف انرژی نمی‌کنند.

به نقل از وب‌سایتاینورس، از سوی دیگر، خرس گریزلی با حدود ۲۰۰ کیلوگرم وزن در واقع ذخیره انرژی منفی ۱۲۴ درصدی دارد. بدین‌ترتیب، اکثر خرس‌های بزرگ‌تر در طول خواب زمستانی به جای صرف‌جویی در انرژی، مقدار ذخیره‌ی چربی بدن خود را هم از دست می‌دهند. حتی این نسبت برای خرس‌های کوچک‌تری با وزن ۷۵ کیلوگرم هم در مقایسه با حالت خواب عادی، منفی است.

حیوانات کوچک‌تر برای حفظ دمای بدن خود در حالت عادی یا خواب طبیعی نیاز به مصرف انرژی بیش‌تری دارند. اما در طول خواب زمستانی، مصرف انرژی در تمام جانوران عدد ثابتی است. به عبارت ساده‌تر، یک خفاش در خواب زمستانی متابولیسمی برابر با یک خرس با جثه‌ای حدود ۲۰ هزار برابر بزرگ‌تر از خودش دارد. به‌همین‌دلیل، هم غیر فعال شدن متابولیسم در بدن جانوران کوچک‌تر نسبت به جانوران بزرگی مانند خرس بازدهی بسیار بیش‌تری دارد.

از همین جهت هم اکثر حیواناتی که خواب زمستانی دارند مانند خفاش‌ها یا جوندگان دارای جثه‌های کوچکی هستند. در حقیقت، تنها جانور بالای ۲۰ کیلوگرمی که خواب زمستانی دارد خرس است. اگرچه یافته‌های پژوهشگران نشان داد، خرس‌های مادری که به توله‌های خود غذا می‌دهند، از خواب زمستانی سود می‌برند.

اما آیا خواب زمستانی برای انسان‌ها اساساً ناممکن است؟ حال، یافته‌های پژوهشگران در مورد خواب زمستانی می‌تواند خبر بدی برای سفرهای فضایی طولانی‌ باشد. چنانچه پژوهشگران نشان دادند، خواب زمستانی مصنوعی در انسان احتمالاً صرفه‌جویی در مصرف انرژی بیش از خواب‌ عادی ندارد. انسان‌ها جثه‌ی بزرگی دارند و از این رو، مانند خرس‌ها چندان سودی (به لحاظ انرژی) از خواب خود نمی‌برند.

حالا حتی اگر بتوان به طریقی که از لحاظ انرژی معقول است، انسان‌ها را وارد خواب زمستانی کرد، بازهم سفرهای طولانی‌ به مدت چند ده سال کاملاً منتفی خواهند بود. براساس بررسی‌های پژوهشگران، فضانوردان در طول خواب زمستانی در فضا روزانه به ۶٫۳ گرم چربی نیاز دارند. با یک ضرب و تقسیم ساده به این نتیجه می‌رسیم که فرد در طول سفر ۹۰ ساله‌ای حدود ۲۰۰ کیلوگرم انرژی می‌سوزاند. در همین حال، مانع دیگری که سر راه این گونه پژوهش‌ها قرار دارد، مسائل اخلاقی است.

اصلاً به نظر شما چه کسی حاضر می‌شود، داوطلب آزمایش یک دارو، اصلاح ژنتیکی یا عمل جراحی برای القای خواب زمستانی مصنوعی شود؟ در همین حال، یافته‌های اخیر پژوهشگران سؤالات بی‌پاسخی را هم برانگیخته که ممکن است موضوع تحقیقات آینده باشند. برای مثال، اینکه چطور ممکن است سلول‌های یک خفاش و خرس با وجود تفاوت جثه‌ ۲۰ هزار برابری در طی خواب زمستانی متابولیسم مشابهی داشته باشد؟

یافته‌های اخیر همچنین نشان می‌دهد گرمایش جهانی باعث برهم خوردن خواب زمستانی‌ خرس‌ها شده و ممکن است به‌زودی دست‌کم آن‌طور که می‌دانیم شاهد خواب زمستانی در این حیوانات نباشیم. از این رو، شاید بهتر باشد دانشمندانی که خواب زمستانی در پستاندارانی مانند خرس‌ها را مطالعه می‌کنند، هرچه‌ زودتر، قبل از اینکه خیلی دیر شود، دست به کار شوند.

یافته‌های پژوهش در نشریهProceedings of the Royal Society Bمنتشر شده است.