Unos ejemplos podrían ser la hibernación de los mamíferos, ardillas, osos; así como la estivación (quiescencia en respuesta al calor) y la diapausa embrionaria, una pausa en el desarrollo embrionario encontrados en cerca de 70 especies de mamíferos. Mientras tanto, muchos de los invertebrados pueden inactivarse durante días, meses e incluso años antes de reanimarse. Por último, las células madre germinales y somáticas son bien conocidos para salir del ciclo celular durante largos períodos de tiempo y que volver a entrar sólo cuando es favorable para el organismo.
"Nuestro enfoque a la comprensión de esta flexibilidad ha sido la de desarrollar los medios para pausar el metabolismo de los animales en determinados periodos de tiempo y luego reanimarlos, volviéndolos a la función normal. Usamos el término "animación suspendida" para referirnos a un estado en el cual todos los procesos vitales observables (utilizando microscopía óptica de alta resolución) están detenidos: los animales no se mueven ni respiran y el corazón no late. Hemos encontrado que somos capaces de poner un número de animales (levaduras, nematodos, Drosophila, ranas y peces cebra) en un estado de animación suspendida hasta 24 horas a través de una técnica básica: la reducción de la concentración de oxígeno.
Al examinar las tensiones precisas de oxígeno necesario para inducir animación suspendida, también encontramos que existen discretas y letales tensiones de oxígeno justo por encima del nivel de oxígeno que permite animación suspendida. En otras palabras, hay unos niveles de oxígeno que son demasiado bajos para sustentar la vida, pero que por debajo de ellos hacen que los animales se suspendan. Nuestra hipótesis es que tal vez podríamos evitar la muerte en situaciones de bajo nivel de oxígeno mediante la adición de agentes que inhiben la efectiva utilización de oxígeno, provocando la animación suspendida."
El monóxido de carbono, un gas bien conocido, es extremadamente tóxico, ya que hace exactamente eso: se une a los sitios donde se une al oxígeno en el cuerpo. Se descubrió que se puede inducir con éxito el estado de animación suspendida en nematodos usando monóxido de carbono, y estos resultados obtenidos también con otros invertebrados animó a los investigadores a explorar otros sistemas y agentes.
Utilizando otro gas altamente tóxico, sulfuro de hidrógeno, se encontraron que que podían reducir de forma reversible la tasa metabólica de los ratones: expuesto a 80 ppm de sulfuro de hidrógeno, los ratones entran en lo que llamamos un estado "hibernation-like" (como hibernante), donde su temperatura central se reduce unos 11 grados y la tasa metabólica, a juzgar por la producción de dióxido de carbono y el consumo de oxígeno disminuye 10 veces. Han mantenido los animales en este estado durante 6 horas y se recuperan completamente tras su "hibernación"
"Nuestro éxito en la modificación de la tasa metabólica de estos mamíferos nos ha dado las herramientas para seguir varias líneas de investigación prometedoras, incluso podría ser posible "suspender" órganos humanos (para trasplantes) o para "ganar tiempo" en pacientes humanos."
Después del éxito de estas técnicas en animales, se ha comenzado con los ensayos en humanos, con gran expectación entre organismos estatales de defensa.
Os adjunto un vídeo de Mark Roth hablando sobre la animación suspendida en el TED2010 (podéis usar la herramienta de transcripción simultánea. boton de la derecha y activar los subtítulos, y ponerlos en español)
Esto abre una puerta también a la exploración espacial humana, ya que presenta la posibilidad de viajar por el Sistema Solar de forma relativamente sencilla y barata.. Nuestra tecnología actual, a falta de la utilización de motores como el VASIMR, requiere meses para llegar a un planeta cercano como Marte. Dormir y almacenar a los tripulantes en un pequeño habitáculo ahorraría muchos problemas a todo el mundo. No solo por el ahorro en comida, agua y oxigeno. No solo por la reducción de los problemas sicológicos y de convivencia que supone un encierro tan prolongado. Si el metabolismo permanece congelado o muy reducido, es de suponer que sucederá lo mismo con la perdida de hueso y masa muscular producida por la ingravidez. Eso significaría resolver dos problemas en uno y garantizar que los astronautas llegarían a Marte en mucho mejores condiciones físicas.
El funcionamiento óptimo de este sistema iría vinculado irremediablemente a bloquear igualmente a las bacterias de nuestro tracto digestivo. Para el resto deberíamos confiar en el frío para evitar que nos coman por dentro como sucede con un cadáver. Es un terreno aún desconocido porque, hasta ahora, como hemos visto todos los ensayos se han hecho con una duración máxima de 24 horas.
Si estos problemas, que no son pocos, quedan resueltos, se abriría la posibilidad de recorrer todo el sistema solar con naves tripuladas que seguirían el camino de las sondas automatizadas que ya lo han visitado.... que deciros soñar es gratis... todos los descubrimientos y hallazgos fueron sueños en su día.
Ref.bib:Fred Hutchinson Cancer Research Center http://labs.fhcrc.org/roth/
A las puertas de conseguir la hibernación en humanos. (Ambros)http://cienciadebolsillo.com/
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English version:Metabolic Flexibility and Suspended Animation
Our work in suspended animation derives from the fact that many animals exhibit what we call "metabolic flexibility," the ability to dial down their respiration and heartbeat and, in effect, "turn themselves off" in response to physical or environmental stress. Mammalian examples include hibernation — from ground squirrels to bears — as well as estivation (quiescence in response to heat) and embryonic diapause, a pause in embryonic development found in about 70 species of mammals. Meanwhile, many invertebrates can go dormant for days, months, and even years before reanimating. Finally, germ and somatic stem cells are well known to exit the cell cycle for extended periods of time and to re-enter only when it is favorable for the organism.
Our approach to understanding this flexibility has been to develop the means to stop animals for given periods of time and then reanimate them to normal function. We use the term suspended animation to refer to a state where all observable life processes (using high resolution light microscopy) are stopped: the animals do not move nor breathe and the heart does not beat. We have found that we are able to put a number of animals (yeast, nematodes, drosophila, frogs, and zebrafish) into a state of suspended animation for up to 24 hours through one basic technique: reducing the concentration of oxygen.
By examining the precise oxygen tensions needed to induce suspended animation, we also found discrete and lethal oxygen tensions exist just above the oxygen level that enables suspended animation. In other words, there is a range of oxygen levels that is too low to support life, but going below that causes the animals to suspend. We hypothesized that perhaps we could prevent death in low oxygen situations by adding agents that effectively inhibit oxygen utilization and induce suspended animation.
Carbon monoxide, a well-known gas, is extremely toxic because it does exactly that: binds to sites where oxygen binds in the body. We found that we can successfully put nematodes into a state of suspended animation using carbon monoxide, and these results with invertebrate systems encouraged us to explore other systems and agents.
Using another highly toxic gas, hydrogen sulfide, we found we can reversibly reduce the metabolic rate of mice: exposed to 80 ppm of hydrogen sulfide, mice enter into what we call a "hibernation-like" state, where their core temperature can be reduced as much as 11 degrees and their metabolic rate as judged by carbon dioxide production and oxygen consumption drops 10-fold. We've kept the animals in this state for 6 hours and they recover completely.
Our success in altering the metabolic rate of these mammals has given us the tools to pursue several promising lines of research, including whether it might be possible to 'suspend' human organs (for transplant) or to 'buy time' for human patients in trauma.
Ref.bib:Fred Hutchinson Cancer Research Center http://labs.fhcrc.org/roth/
Muy interesante el artículo. ¿Se tiene una idea, al menos teórica, de que clase de estado de conciencia se daría durante la hibernación en humanos?
ResponderEliminarPues seguramente al encontrarse el organismo en un estado de suspensión con una disminución de la actividad metabólica bastante importante, el estado de conciencia del sujeto presupone prácticamente nulo.
ResponderEliminarAlgo así como el estado de letargo de los osos durante la hibernación