Za hranicí spánku (6) – Pravá hibernace: pod nulou a zpátky

Denní torpor šetří hodiny. Hibernace šetří týdny. Malý savec stáhne metabolizmus na jednotky procent bazálu a tělesnou teplotu na teplotu nory. U arktického sysla klesne teplota dokonce pod nulu. Pak se zvíře samo zahřeje, aby za den zase spadlo dolů. To je hluboký konec osy před kryptobiózou.

Jak vypadá jeden úsek torporu

Typický malý hibernátor (sysel, svišť, někteří netopýři nebo plch) se na podzim nakrmí a nahromadí tuk. Pak se stáhne do nory a upadne do torporu na dny až týdny. Anglicky se takovému úseku říká bout. Metabolizmus modelového hibernátora o hmotnosti 30 g klesne na 6 % bazálního metabolizmu (Ruf a Geiser). Tep a dech padají dramaticky. U arktického sysla se v hlubokém torporu uvádí tep kolem 1 úderu za minutu. Mozková kůra je elektricky skoro tichá.

Potom přijde probuzení mezi úseky torporu (anglicky interbout arousal). Zvíře se během hodin zahřeje na 36 až 37 stupňů Celsia a zůstane takhle teplé řádově 15 až 24 hodin. Pak teplota znovu klesne. U arktického sysla se cyklus opakuje každých 10 až 21 dní po celou sezónu dlouhou 6 až 9 měsíců. Stejně se chovají všichni malí hibernátoři a přitom jediné zahřátí spálí kus zimních zásob.

Proč se budit, když to stojí tolik

Jasná odpověď neexistuje a vysvětlení se částečně překrývají. Zvíře se možná budí, aby doplnilo spánek, protože v hlubokém chladu nemá EEG podobu nočního spánku. Další možnost je obnova genových produktů a bílkovin v buňkách. Zahřátí může také oživit imunitu a ochránit synapse a membrány před poškozením při dlouhém podchlazení.

Jisté je jen to, že evoluce platila cenu probuzení u všech malých hibernátorů. Něco v hlubokém torporu má časový strop. Podle toolkitu z dílu 2 patří cena probuzení do účtu stejně jako samotný útlum.

Arktický sysel pod nulou

Brian Barnes (1989) ukázal v časopise Science, že Urocitellus parryii drží tělesné jádro až na -2,9 stupně Celsia a přitom nezamrzne. Půda nory může být ještě chladnější. Krev sysla neobsahuje klasické nemrznoucí bílkoviny jako krev ryb. Zvíře se krystalizaci vyhne jinak. Tekutina zůstane kapalná i pod bodem mrazu (podchlazení) a savec navíc řídí složení rozpuštěných látek a teplotu v jednotlivých částech těla.

To je rekord mezi savci. Chemie těla musí běžet velmi pomalu a membrány nesmí přejít do smrtícího stavu. Přitom jde pořád o vratný útlum, protože se zvíře zahřeje a žije dál. Smrt leží na ose o několik dílů dál.

Hibernace není spánek přes celou zimu

Dokumentární zkratka je nepřesná hned dvakrát. Zvíře se v zimě opakovaně budí. Hibernace také není spánek z dílu 3, protože tělesná teplota, EEG i rychlost probuzení vypadají jinak. Zvíře do ní často vstoupí ze spánku. Samotný úsek torporu je ale hlubší program. Kdo oba stavy zamění, nepochopí ani medvěda v příštím díle ani lidskou hypotermii v medicíně.

Kdo hibernuje

Zástupce mají všechny 3 skupiny savců. U ptáků je pravá hibernace vzácná a známe ji třeba u lelků. Hibernují zvířata od Arktidy po tropy. Tropičtí hibernátoři vyvracejí představu, že k tomu stačí zima. Spouštěčem je sezónní nedostatek energie a sníh je jen jedna z jeho podob.

Most k medvědovi

Medvěd vypadá jako ikona zimního spánku. Čísla z toolkitu ho ale řadí jinam. Tělesná teplota zůstává vysoká a metabolizmus výrazně klesá. Probudit ho je snazší a samice rodí přímo v doupěti. Další díl srovná medvědí zimování s pravou hibernací sysla a odpoví na otázku, jestli medvěd hibernuje.