Когда вы слышите слово «сверхсила», на ум, скорее всего, приходят супергерои вроде Человека-паука или Тора. Однако учёные из Университета штата Юта утверждают, что и наша ДНК хранит в себе нечто удивительное: гены, которые обеспечивают способность к биологическому состоянию, напоминающему спячку у животных. И эти «спящие» способности можно потенциально активировать — с огромными последствиями для медицины, биологии и даже космических исследований.
Гибернация как биологический режим
Первые исследования генома человека показывают, что млекопитающие, впадающие в спячку, используют определённые гены для адаптации своего метаболизма к крайне низкому уровню энергии. Профессор Кристофер Грегг и его команда обнаружили, что у человека есть те же гены — просто они не активны. Это означает, что в теории мы обладаем биологическим потенциалом для перехода в состояние, аналогичное гибернации.
«Гибернация даёт организму целый спектр «сверхспособностей»: от устойчивости к недостатку кислорода до управления метаболизмом и защитой клеток», — говорит Грегг, профессор генетики человека в Университете штата Юта.
У животных, способных к спячке, наблюдаются феномены, которые кажутся фантастическими: снижение температуры тела, замедление сердечного ритма, подавление воспалительных процессов, сохранение нейронов в условиях гипоксии. Всё это — результат точной регуляции генов, которые у человека пока «молчат».
Применение: от диабета до инсульта
Одним из примеров потенциального применения этих знаний является лечение диабета 2 типа. Грегг объясняет, что некоторые животные в преддверии спячки временно становятся устойчивыми к инсулину, чтобы набрать вес, но затем «отключают» эту устойчивость, как только начинается спячка. Если понять, как работает этот биологический переключатель, можно разработать новые методы лечения метаболических заболеваний.
Ещё одна перспективная область — неврология. Животные в спячке умеют защищать свои нервные клетки от последствий гипоксии и снижения кровотока — способностей, которые могли бы применяться для лечения инсульта, черепно-мозговых травм или в экстренной медицине, например при остановке сердца.
Также рассматриваются возможности применения в онкологии, трансплантологии и терапии аутоиммунных заболеваний, где контроль над метаболизмом и клеточной активностью может играть ключевую роль.
Как учёные активировали гены спячки у мышей
Команда Грегга провела два крупных исследования, в которых использовала редактирование генов CRISPR для изменения ДНК у мышей. Хотя мыши не впадают в спячку, они могут входить в состояние, напоминающее гибернацию, после голодания. Учёные сосредоточились на так называемых регуляторных элементах CIS — некодирующих участках ДНК, которые управляют активностью генов.
Удаляя определённые элементы CIS, учёные могли воздействовать на то, как и когда включаются гены, связанные с метаболизмом, энергетическим обменом и массой тела. Особое внимание было уделено кластеру генов, связанному с контролем массы тела и риском ожирения, который также присутствует у людей.
Удаление одного из этих элементов (E1) у самок мышей вызвало увеличение массы тела при диете с высоким содержанием жиров. Удаление другого элемента (E3) изменило поведение и пищевую мотивацию у самцов и самок. Это говорит о том, что регуляторные элементы могут влиять не только на физиологию, но и на поведение — важный аспект при разработке будущих терапий.
Новые горизонты и вопросы
Эти результаты позволяют предположить, что ключевые различия между животными, впадающими и не впадающими в спячку, могут объясняться именно такими регуляторными элементами. Однако остаётся много вопросов. Почему реакции отличаются у самцов и самок? Как эти механизмы можно безопасно адаптировать для человека? Какие риски связаны с вмешательством в регуляторные зоны генома?
В ближайших планах команды — исследовать, что произойдёт, если у мышей удалить несколько элементов CRE одновременно, а также изучить потенциал активации «генов спячки» у человека с помощью лекарств, эпигенетических модификаторов или генетических конструкций.
Также рассматриваются возможности временной активации этих генов — например, в условиях хирургии, реанимации или космических миссий, где замедление метаболизма может повысить выживаемость и снизить потребление ресурсов.
Этические и технологические аспекты
Активация «спящих» генов у человека — это не просто биологическая задача, но и этический вызов. Как контролировать такие вмешательства? Кто будет решать, когда и кому можно «включить» гибернацию? Какие последствия это может иметь для психики, развития, старения?
Кроме того, необходимо разработать безопасные и обратимые методы активации, исключающие мутации, онкогенные риски и непредсказуемые побочные эффекты. Это требует междисциплинарного подхода: генетики, биоинженеры, врачи, философы и юристы должны работать вместе.
Космос: гибернация как технология будущего
Одним из самых футуристических применений может стать космическая медицина. В условиях длительных межпланетных перелётов — например, на Марс или к астероидам — замедление метаболизма может снизить потребление кислорода, пищи и воды, уменьшить стресс и повысить шансы на выживание.
Если удастся безопасно активировать «гены спячки» у человека, это откроет путь к созданию гибернационных капсул, в которых астронавты смогут проводить месяцы или даже годы в контролируемом состоянии покоя.
Заключение
Грегг считает, что активация этих генов может дать человечеству способность замедлять метаболизм, защищать органы в экстренных условиях и даже продлевать жизнь без необходимости впадать в настоящую спячку. Эти исследования открывают потенциально революционные пути в медицине: от лечения метаболических расстройств и нейропротекции до создания условий для длительных космических полётов.
Мы только начинаем понимать, какие скрытые возможности заложены в нашей ДНК. И, возможно, однажды сверхспособности станут не вымыслом, а частью реальной биологии человека.