گروه زيست شناسي شهرستان محلات

خواب زمستانی چیست؟

حفظ و نگهداري درجه حرارت بدن در هواي سرد مستلزم هزينه گزافي است و بايستي ميزان متابوليسم را به چند برابر افزايش داد . ميزان متابوليسم جانوران کوچک خود به خود در اوج شدت مي باشد و افزايش بيشتر در زماني است که مواد غذايي کم ياب باشد يا وجودنداشته باشد. بنابراين تنها راه چاره و حل منطقي اين مشکل اين است که حيوان دست از تلاش بردارد تا درجه حرارت بدنش به حد حرارت محيط تنزل يابد .از اين رو گرمای بدن جانور گرفته شده و جانور در برابر محرک هاي خارجي نظير سرو صدا و لمس از خود به کندي واکنش نشان مي دهد .اکثر جانوراني که خواب زمستاني دارند قبل از شروع خواب زمستاني ابتدا خيلي چاق مي شوند اين ذخائر مي تواند در شرايطي که ديگر مشکل گرم نگهداري بدن وجود ندارد براي دوره هاي طولاني در شرايط نامساعد دوام بياورند .از جمله جانوراني که خواب زمستانه دارند .
خرس، سنجاب، همسترها ، موش کيسه دار ، خفاش ها و حشره خواراني نظير خارپشت ، مرغ مگس خوار(کوچکترين پرنده دنيا )و برخي از پرندگان موش خوار و… هستند.

خرس سیاه

همستر        خار پشت

کوالامارموت

موش خرماخفاش

مرغ مگسلاک پشت

علت خواب زمستانی در حیوانات چیست؟
آن دسته از جانوراني كه به خواب زمستاني فرو مي ‏روند برخي از سلولهاي سلسله اعصاب خود را با سرعت از دست مي‏دهند، هر چند كه اين سلولها به دنبال بيداري در فصل بهار مجددا اعاده مي‏شوند.به نوشته نشريه (نيچر) محققان اكنون دريافته‏ اند اين از دست رفتن سلولها با تغييراتي در يك نوع پروتئين موسوم به (تائو) كه با تخريب در بخشهاي زيست – عصبي جانداران مرتبط است، همراه مي‏گردد.آن دسته از پروتئين‏هاي تائو كه به ميزان زياد فسفاته شده‏ اند عامل اصلي در هم پيچيدگي رشته‏هاي عصبي در مغز بيماران مبتلا به آلزايمر با بيماري‏هاي مشابه به شمارمي‏آيند.ميزان در هم پيچيدگي رشته‏هاي عصبي در بخشهايي از مغز نظير (هيپوكامپ) از درجه انعطاف بالايي برخوردارست بيشتر است.ارتباط تاثير مخرب پروتئين تائو با حالت خواب زمستاني و عدم فعاليت مغز و كاسته شدن از تاثير آن در حالت فعاليت عادي جانور احيانا مي‏تواند سرنخهاي مهمي براي‏ مقابله با بيماريهاي نظير آلزايمر ارايه دهد.

چرا جانوران در خواب زمستانی نمی میرند؟
گروهی از جانوران چند ماه از سال را در خواب زمستانی می گذرانند این گروه در فصل زمستان، زمانی كه سطح زمین همه جا از برف پوشیده شده، به خواب می روند در چنین شرایطی دسترسی این جانوران به مواد غذایی مورد نیاز، عملاً غیر ممکن و یا بسیار مشکل می شود . به خواب زمستانی رفتن جانوران، در حقیقت تطبیق دادن خود با شرایط محیط زیست است.اگر این جانوران به خواب زمستانی نروند به علت عدم دسترسی به مواد غذایی مصرفی و یا به سبب سرمای سخت زمستانی احتمالاً تلف گردیده و از بین خواهند رفت.

آیا خواب زمستانی،حیوانات را کند ذهن می کند؟
حيواناتي که درماههاي سرد سال، به خواب عميق زمستاني فرو مي روند، طي اين مدت چندين بار ازخواب بيدارمي شوند. اين امر باعث مي شود که آنها انرژي زيادي از دست بدهند. اين موضوع کنجکاوي دانشمندان را از دير باز برانگيخته است.
تحقيقاتي که اخيراً توسط خانم “اوا ميلسزي” از دانشگاه وين، روي دو گروه از موش هاي ” زمستان خواب” انجام گرفته، نتايج ارزنده اي در برداشته است.
يک گروه از موش ها در اتاق سردي به خواب عميق زمستاني فرو رفتند . اما گروه دوم را در شرايط گرم بيدار نگه داشتند. پس از اينکه گروه اول از خواب بيدار شدند ، فعاليت مغزي آنها مورد سنجش قرار گرفت. در گروه اول مشاهده شد که آنها بسياري از آموخته هاي قبل از خواب زمستاني خود را فراموش کرده اند . در حالي که گروه دوم بسيار هشيارتر بودند. از اين رو به اعتقاد محققان اين پستانداران به اين دليل چندين بار از خواب زمستاني بيدار مي شوند، که از صدمات مغزي پيشگيري کنند. زيرا تحقيقات نشان مي دهند که بر خلاف خواب معمولي، در خواب زمستاني، سوخت و ساز تقريباً قطع مي شود و فعاليت مغزي نيز قابل اندازه گيري نيست.

زمستان خوابی حیوانات منشاء هورمونی دارد؟
گروهی از دانشمندان آمریکایی کشف کردند که زمستان خوابی برخی از حیوانات که با کاهش دمای بدن و فعالیت فیزیکی همراه است، منشاء هورمونی دارد.
به گزارش سلامت نیوز به نقل از مهر، دانشمندان مرکز پزشکی جنوب غربی دانشگاه تکزاس در تحقیقات خود نشان دادند که یک هورمون خاص ماده کلیدی زمستان خوابی موشها در شرایط کمبود غذا است.این هورمون که FGF21 (مخفف عبارت فاکتور رشد فیبروبلاست) نام دارد، در تنظیم متابولیسمی شرکت می کند که می تواند راهی بسوی شناخت بهتر آسیب هایی چون (چاقی مفرط) یا دیگر صدمات متابولیسم در انسان بگشاید. نتایج این تحقیقات که در مجله (متابولیسم سلول) منتشر شده است، نشان می دهد که هورمون FGF21 توسط یک گیرنده خاص سلولی که چربی سلول را کنترل می کند، تحریک می شود و حالتی شبیه به زمستان خوابی را بوجود می آورد. این حالت باعث می شود دمای بدن و فعالیت های فیزیکی کاهش یابند. استیون کلیور استاد زیست شناسی مولکولی دانشگاه تکزاس در این خصوص توضیح داد: این هورمون متابولیسم و رفتار موش هایی که در شرایط نا مناسب غذایی قرار دارند را تغییر می دهد.

آیا ماهی ها هم به خواب زمستانی میروند؟
به گزارش پايگاه اينترنتي رويترز دانشمندان انگليسي گفتند : ماهي “نوتونيا کوريسپس” (Notothenia coriiceps) وارد وضعيت خوابي مي شود که مشابه خواب زمستاني حيوانات روي خشکي است .

محققان از پيش مي دانستند که ماهي هاي قطب جنوب در خون خود مواد شيميايي ضد يخ دارند و توانايي آنها براي قرار دادن خود ” بر روي يخ” يکي ديگر از سازگاري قابل توجه اين ماهي ها با محيط فوق العاده سرد است.
“کرون فريزر” طبیعت شناس انگليسي قطب جنوب گفت : به نظر مي رسد اين ماهي ها از تابستان هاي کوتاه قطب جنوب استفاده مي کنند تا انرژي کافي خود را براي زنده ماندن در فصل زمستان از غذا، بدست آورند. فريزر و همکارانش يافته هاي خود را در مجله اينترنتي “کتابخانه عمومي علوم به نام PLoS ONE منتشر کرده اند .

خواب زمستانی در دوزیستان
طي مطالعه اي برروي دوزيستان مقاوم شمالي ثابت شده است كه اوره در قورباغه ها باعث مي شود كه اين جانور در زمستان يخ نكرده، خشك نشود و از گرسنگي نميرد.
قورباغه هاي جنگلي رانا كه در مدار شمالي زندگي مي كنند، طي خواب زمستاني يخ نزده و از بين نمي روند.
جان كاستنرو و ريچارد لي محققان دانشگاه ميامي در آكسفورد مي گويند كه به محض نزديك شدن زمستان، اوره به طور فوق العاده اي در اين قورباغه ها زياد مي شود. مقدار اوره در اين حيوان در زمستان تقريباً ۵۰ برابر همين مقدار در تابستان است. اوره معمولاً از طريق ادرار از بدن دفع مي شود، چرا كه مقدار زياد اوره خطرناك است و باعث پاره شدن و از بين رفتن اجزاي تشكيل دهنده سلول ها مي شود. دكتر كاستنرو مي گويد: «با اين كه اوره باعث پارگي سلول ها مي شود، اما به نظر مي رسد كه اين ماده در اين جانوران براي از بين بردن و پاره كردن سلول ها كافي نيست. در واقع اين ماده در اين جانوران حكم مرهم را دارد.»
براي اثبات مفيد بودن اوره قورباغه ها در زمستان، محققان خون و بافت هاي اين حيوانات را طي يك دوره سرما مورد مطالعه قرار دادند. در اين تحقيقات ثابت شده است كه اوره از صدمه ديدن بافت ها و سلول ها در اين جانور جلوگيري مي كند.
كاستنرو مي گويد:« اوره در اين حيوانات دقيقاً مانند گلوكز كه باعث جلوگيري از يخ زدن حيوانات در زمستان مي شود، عمل مي كند. »
مانند ديگر موادي كه از حيوانات در سرما محافظت مي كنند، اوره نيز مولكول كوچكي است كه از غشاي سلول عبور مي كند، اما چگونگي كاركرد آن هنوز مشخص نشده است. مطالعات قبلي روي قورباغه هاي جنگلي نشان داده بود كه اوره باعث مي شود كه حيوانات در مناطق خشك، آب بدن خود را از دست ندهند. بنابراين احتمالاً اوره در قورباغه هاي جنگلي باعث مي شود كه اين حيوانات در سرما يخ نكرده و خشك نشوند.
مطالعات كاسترو و ريچارد لي نشان داده اند كه اوره عمل متابوليسم را به طور مناسبي كند مي كند. طي مطالعه اي محققان كشف كرده اند كه اوره باعث كند شدن فعاليت جگر و بافت هاي ماهيچه اي مي شود، اما در عملكرد قسمت هاي مهمي مانند كليه و قلب هيچ دخالتي ندارد. كند شدن عمل متابوليسم باعث حفظ انرژي در بدن مي شود. قورباغه ها علاقه زيادي به كند كردن متابوليسم بدنشان در طي خواب زمستاني دارند. طي تحقيقي ثابت شده است كه اولين كاري كه اين حيوانات پس از بيدار شدن در بهار انجام مي دهند، جفت گيري است. يعني قبل از هر كاري حتي غذاخوردن و انرژي گرفتن دوباره، اين كار را مي كنند و اين نشان مي دهد كه آنها پس از دوران خواب زمستاني هنوز انرژي دارند

زمستان خوابی در موش خرمایی كوهی

در دوران خواب زمستانی ضربان قلب موش خرمای كوهی از 140 بار در دقیقه به دو یا سه بار در دقیقه کاهش پیدا می كند دفعات تنفس از25 بار در دقیقه یک تا دو بار و درجه حرارت بدن از 38 درجه به 10 درجه سانتیگراد می رسد . جالب است که بدانید که موش خرماها 180 روز از سال را می خوابند. و ضربان قلبش هم از 88 به 15 تا در دقیقه می رسد. معمولاً این جانور در اواسط فرودین یا اوایل اردیبهشت در حالی که کاهش وزن پیدا كرده و بسیار لاغر و ضعیف شده، از خواب زمستانی بیدار می شود. جالب اینجاست که با وجود لاغری، بسیار فعال و چابک هستند.

آیا زمستان خوابي موجب توقف ساعت بيولوژيکي مي شود؟
گروهی از دانشمندان آلمانی با بررسی خوکچه هندی اروپايی کشف کردند که در اين جانور همزمان با آغاز دوره زمستان خوابی ساعت بیولوژیک بدن نیز متوقف می شود

در دوره زمستان خوابی دمای بدن تا حد قابل ملاحظه اي کاهش می یابد و متابولیسم کند می شود. تاکنون اين مسئله که آیا همزمان با زمستان خوابی ساعت بیولوژیکی بدن که ریتم هاي شبانه روزی حیوان را کنترل می کند، متوقف می شود يا خیر، مورد بررسی قرار نگرفته بود.
به تازگی دانشمندان دانشگاه لوئی پاستور در استراسبورگ و دانشگاه هانوفر کشف کردند که در مورد خوکچه هندی اروپايی اين ساعت بیولوژیکی متوقف می شود. اين دانشمندان که نتایج بررسی های خود را در مجله “شرح مباحثات آکادمی ملی علوم آمریکا (PNAS) منتشر کرده اند، توضیح دادند که در پستانداران ساعت شبانه روزی در سطح هيپوتالاموس قرار دارد و فرايندهاي بیولوژیکی اين ساعت با موقعیت هاي محیطی هماهنگ می شوند.سیکل هاي شبانه روزی که توسط نورون هاي مهم هيپوتالاموس کنترل می شوند در نتیجه حرکت سيکلي برخی ژن ها بوجود می آیند. اين ژن ها Per1، Per2 ، Bmal1 و ژن “آرژنين- واسوپرسين” نام دارند که به طور طبيعي در مدت 24 ساعت فعال و غیرفعال می شوند و ریتم “خواب و بيداری” را تنظیم می کنند.اين دانشمندان با آزمایش نمودار بیان اين ژن ها در یک دوره چهار روزه در مدتی که در آن خوکچه هاي هندی در حالت زمستان خوابی بودند، نشان دادند که اين ژن ها به جای آنکه در دو حالت فعال و غير فعال قرار گیرند، تنها در یکی از اين دو حالت واقع می شوند. به گفته اين محققان، اين اولین بار است که یک حالت فیزیولوژی که در آن ساعت بیولوژیکی در حرکت نیست، مشاهده می شود

ن ک ا  ت م  ع  ل  م  ی