क्या मनुष्य मंगल ग्रह पर जाने के लिए शीतनिद्रा में जा सकते हैं?

लंबी अवधि की अंतरिक्ष यात्रा आपके स्वास्थ्य के लिए हानिकारक है। बहुत बुरा। अंतरिक्ष में रहने से मनुष्य खतरनाक रूप से उच्च स्तर के विकिरण के संपर्क में आता है; माइक्रोग्रैविटी के लंबे समय तक संपर्क में रहने से मांसपेशियों, हड्डियों और आंखों सहित कई अंग प्रणालियों को नुकसान हो सकता है। तंग इलाकों में महीनों या वर्षों तक रहने से गंभीर मनोवैज्ञानिक प्रभाव पड़ सकते हैं।

इन समस्याओं को हल करने की कुंजी 250 मीटर पुरानी शारीरिक रणनीति हो सकती है जो स्तनधारियों, पक्षियों, मछलियों और अन्य जानवरों को अनिवार्य रूप से ऑफ़लाइन होकर अत्यधिक कमी से बचने की अनुमति देती है: हाइबरनेशन। जब वे शीतनिद्रा में चले जाते हैं, तो जानवर अपने शारीरिक कार्यों को लगभग पूरी तरह से बंद कर देते हैं; वे न तो खाते हैं, न पीते हैं और न ही हिलते-डुलते हैं, और उतनी ही महत्वपूर्ण बात यह है कि वे न भूखे हैं, न प्यासे हैं और न ही ठंड से पीड़ित लगते हैं। यह उल्लेखनीय क्षमता मनुष्यों को मंगल ग्रह और उससे आगे जाने में मदद करने में महत्वपूर्ण साबित हो सकती है - और पृथ्वी पर जीवन बचाने में भी मदद कर सकती है।

यह पता चला है कि हाइबरनेशन विस्तारित अंतरिक्ष उड़ान के कई खतरों से रक्षा कर सकता है, जिसमें विकिरण जोखिम और हड्डी और मांसपेशियों की हानि शामिल है। इसके अलावा, यात्रियों को लंबे समय तक बेहोशी की स्थिति में रखने से महीनों या वर्षों तक एक सीमित स्थान में रहने से होने वाले नुकसान को कम करने में मदद मिल सकती है। हाइबरनेशन से यात्रा के लिए आवश्यक भोजन और पानी की मात्रा में भी काफी कमी आ सकती है, पेलोड कम हो सकता है और अंतरिक्ष यात्रियों को कम समय में अपने गंतव्य तक पहुंचने और वापस लौटने में सक्षम बनाया जा सकता है।

निस्संदेह, समस्या यह है कि मनुष्य प्राकृतिक शीतनिद्रा में रहने वाले नहीं हैं। कुछ गिलहरियों, भालू, चमगादड़ और कई अन्य प्रजातियों के विपरीत, संसाधनों की कमी होने पर हम अपने चयापचय को मौलिक रूप से कम करने के लिए विकसित नहीं हुए हैं। इस पर काबू पाने के लिए, दुनिया भर में वैज्ञानिकों का एक बढ़ता हुआ समूह ऐसी तकनीक विकसित करने पर काम कर रहा है जो मनुष्यों में सुरक्षित रूप से हाइबरनेशन को प्रेरित कर सके।

ये शोधकर्ता, जिनमें से कुछ को यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) और नासा द्वारा वित्त पोषित किया जा रहा है, यह पता लगा रहे हैं कि कैसे हाइबरनेटर्स खुद को बंद कर लेते हैं - और फिर खुद को फिर से चालू कर लेते हैं - भोजन, पानी और व्यायाम के बिना महीनों तक कोई बुरा प्रभाव नहीं पड़ता है।

ईसा में अंतरिक्ष जीव विज्ञान अनुसंधान की देखरेख करने वाले क्रिस्टियन हैन कहते हैं, "यह एक बहुत ही आशाजनक क्षेत्र है।" "यह अंतरिक्ष यात्रा के भविष्य को पूरी तरह से बदल सकता है।"

Theके खतरेअंतरिक्षविकिरण

लंबी दूरी की अंतरिक्ष उड़ान के लिए विकिरण एक विशेष चिंता का विषय है। पृथ्वी पर, वायुमंडल अधिकांश रेडियोधर्मी कणों को रोकता है; अंतरिक्ष में, कोई सुरक्षा नहीं है। लंबी अंतरिक्ष यात्रा के दौरान, यात्रियों को लगातार खतरनाक स्तर के हानिकारक आयनों का सामना करना पड़ेगा। कण वास्तव में अंतरिक्ष यान के भीतर फंस सकते हैं, जिससे अंदर मौजूद लोगों को और भी अधिक नुकसान हो सकता है। हैन कहते हैं, "अंतरिक्ष में मनुष्यों को विकिरण से बचाना बहुत चुनौतीपूर्ण है।" "हमें अभी तक कोई प्रभावी ढाल नहीं मिली है।"

शोध में पाया गया है कि शीतनिद्रा इस नुकसान से बचाव करती है। हाइबरनेशन के दौरान, जानवर अपनी चयापचय गतिविधि को कम कर देते हैं, कम ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं, और अपने डीएनए स्ट्रैंड को कसकर पैक करते हैं, जो सभी विकिरण क्षति से बचाते हैं। इसके अलावा, हाइबरनेटर्स के पास शक्तिशाली डीएनए मरम्मत तंत्र होते हैं।

"यह अविश्वसनीय है कि वे क्या कर सकते हैं," येल विश्वविद्यालय की फिजियोलॉजिस्ट ऐलेना ग्रेचेवा कहती हैं, जो 13-पंक्ति वाली जमीनी गिलहरियों की एक बड़ी कॉलोनी की देखरेख करती हैं (ऐसा नाम इसलिए दिया गया क्योंकि उनके शरीर पर इतनी संख्या में रेखाएं होती हैं), जो मध्य-पश्चिम अमेरिका और कनाडा के मूल निवासी हैं। प्राणियों को हाइबरनेकुलम में रखा जाता है, एक विशेष रूप से डिजाइन की गई सुविधा जो उनके प्राकृतिक आवास को फिर से बनाती है।

वह कहती हैं, "ये जानवर गर्मियों के दौरान हमारे जैसे ही होते हैं, लेकिन सर्दियों में वे पूरी तरह से अलग जीव बन जाते हैं।" "उनकी हृदय गति हर कई मिनट में एक धड़कन तक गिर जाती है, और उनके शरीर का तापमान 4C [39F] तक चला जाता है, जो एक रेफ्रिजरेटर का तापमान है। फिर भी वे अभी भी जीवित हैं।"

ग्रेचेवा अध्ययन कर रही है कि जानवर आठ महीने तक पानी के बिना कैसे जीवित रह सकते हैं - हाइबरनेटिंग के दौरान, जानवर पानी नहीं पीते, भले ही उन्हें पानी दिया जाए। उसने एक मस्तिष्क क्षेत्र, सबफर्निकल ऑर्गन (एसएफओ) की पहचान की है, जो इस प्रक्रिया को नियंत्रित करता है, साथ ही एक अणु भी है जो एसएफओ में इंजेक्ट करने पर प्यास को खत्म कर देता है। वह बताती हैं कि मस्तिष्क का यह क्षेत्र मनुष्यों सहित गैर-शीतनिद्रा में न रहने वाली प्रजातियों में भी मौजूद होता है।

शोधकर्ता अब मानव शरीर क्रिया विज्ञान को हैक करने के तरीके तलाश रहे हैं ताकि हम भी इन लाभों को प्राप्त कर सकें। वे मनुष्यों को कृत्रिम सुस्ती की स्थिति में प्रवेश करने में सक्षम बनाने के लिए दवाओं, अल्ट्रासाउंड और अन्य रणनीतियों के साथ प्रयोग कर रहे हैं, जैसा कि ज्ञात है। (हालांकि दोनों शब्दों को अक्सर एक दूसरे के स्थान पर उपयोग किया जाता है, वैज्ञानिक आम तौर पर टॉरपोर को कुछ घंटों और एक दिन के बीच चलने वाली अल्पकालिक स्थिति के रूप में परिभाषित करते हैं, जबकि हाइबरनेशन बहुत लंबे समय तक, हफ्तों या महीनों तक रहता है। सिंथेटिक टॉरपोर में छोटी और लंबी अवधि के चयापचय निष्क्रियता दोनों शामिल होते हैं।)

"यह निश्चित रूप से संभव है," अलास्का विश्वविद्यालय में आर्कटिक जीवविज्ञान संस्थान के प्रोफेसर, बायोकेमिस्ट केली ड्रू कहते हैं। दो दशकों से अधिक समय से, ड्रू, जो नासा द्वारा वित्त पोषित है, आर्कटिक ग्राउंड गिलहरियों का अध्ययन कर रहा है, जो अगस्त से मई तक हाइबरनेट करती हैं, जिससे उनके शरीर का तापमान 37C (98.6F) से शून्य से नीचे गिर जाता है। ड्रू का काम इस बात पर केंद्रित है कि जानवर कम तापमान पर अपने मस्तिष्क, हृदय और मांसपेशियों की रक्षा कैसे करते हैं, एक ऐसी स्थिति जो आम तौर पर जीवित कोशिकाओं को मार देती है। उन्होंने और उनके सहयोगियों ने पाया है कि हाइबरनेशन के दौरान, एक प्रमुख मांसपेशी प्रोटीन, मायोसिन, ऊर्जा का उपयोग करने के तरीके को मौलिक रूप से बदल देता है, जिससे वह बिना किसी नुकसान के ठंडे तापमान में जीवित रह सकता है।

पहचान करनाचाबीतंत्र

हाल के वर्षों में, शोधकर्ता कई जानवरों में सिंथेटिक टॉरपोर उत्पन्न करने में सक्षम हुए हैं। इनमें से लगभग सभी प्रयोगों में आक्रामक तकनीकों का उपयोग किया गया है, आमतौर पर किसी प्रकार की मस्तिष्क सर्जरी। उदाहरण के लिए, बोलोग्ना विश्वविद्यालय के फिजियोलॉजी प्रोफेसर माटेओ सेरी ने रैपहे पैलिडस में कोशिकाओं को लक्षित किया है, एक मस्तिष्क क्षेत्र जो तापमान और ऊर्जा के उपयोग को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

लेकिन हालांकि यह कार्य प्रक्रिया में शामिल तंत्रों को उजागर करने में मदद करता है, लेकिन अंतरिक्ष यात्रियों की खोपड़ी को हर बार प्रवेश करने या बाहर निकलने पर खोलना व्यावहारिक या नैतिक नहीं होगा। 2023 के बाद से, सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों सहित कई समूहों ने जानवरों में सिंथेटिक टॉरपोर को ट्रिगर करने के लिए अल्ट्रासाउंड, एक गैर-आक्रामक तकनीक जो ध्वनि तरंगों को प्रसारित करती है, का उपयोग किया है। सेरी और उनके सहयोगी, जो ईएसए से धन प्राप्त करते हैं, स्वस्थ मानव स्वयंसेवकों पर जल्द ही इस दृष्टिकोण का परीक्षण शुरू करने की उम्मीद कर रहे हैं।

हाइबरनेशन बेहद जटिल है - आखिरकार, यह शरीर की हर कोशिका को प्रभावित करता है - और इस प्रक्रिया में लगभग निश्चित रूप से कई स्विच शामिल होते हैं। एमआईटी न्यूरोसाइंस शोधकर्ता सिनिसा ह्रवातिन ने एक और मस्तिष्क क्षेत्र की पहचान की है जो इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता प्रतीत होता है। इस साल की शुरुआत में प्रकाशित (लेकिन अभी तक सहकर्मी-समीक्षा नहीं की गई) एक पेपर में, उन्होंने और उनकी टीम ने प्रीऑप्टिक क्षेत्र के रूप में जाने जाने वाले क्षेत्र को लक्षित किया, जो चयापचय और तापमान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हैम्स्टर्स के प्रीऑप्टिक क्षेत्र में न्यूरॉन्स को सक्रिय करके, शोधकर्ताओं ने उन्हें निष्क्रिय अवस्था में डाल दिया, जिससे जानवरों के शरीर का तापमान 15C तक कम हो गया।

ह्रवाटिन का कहना है कि यह प्रीऑप्टिक न्यूरल सर्किट संभवतः विभिन्न प्रकार के जानवरों में मौजूद है, जिनमें कुछ ऐसे भी हैं जो हाइबरनेट नहीं करते हैं या बिल्कुल भी सुस्ती में प्रवेश नहीं करते हैं। ह्रवाटिन के अनुसार, इससे पता चलता है कि उन जानवरों में हाइबरनेशन जैसी स्थिति को ट्रिगर करना संभव होगा जो आम तौर पर खुद को बंद नहीं करते हैं। वे कहते हैं, "सर्किट के प्रमुख पहलू विभिन्न जानवरों में संरक्षित प्रतीत होते हैं।" "मुझे लगता है कि हम इसका उपयोग चयापचय को संशोधित करने के लिए कर सकते हैं।" यह स्पष्ट नहीं है कि यह प्रीऑप्टिक सर्किट मनुष्यों में मौजूद है या नहीं; किसी ने नहीं देखा. ह्रवाटिन जल्द ही इस प्रश्न का पता लगाने की योजना बना रहे हैं।

कुछ वैज्ञानिक पहले से ही लोगों पर प्रयोग कर रहे हैं। पिछले साल प्रकाशित एक अध्ययन में, पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय के शोधकर्ता क्लिफ्टन कैलावे ने स्वस्थ मनुष्यों को पांच दिनों के लिए डेक्समेडेटोमिडाइन नामक शामक दिया; इससे चयापचय दर में 20% की गिरावट और कुल कैलोरी खपत में 30% की कमी आई। ज़मीनी गिलहरी जो करती है उसकी तुलना में यह एक छोटी सी बूंद है। लेकिन कैलावे, जिनके काम को नासा से धन प्राप्त हुआ, का कहना है कि यह यात्रियों को अंतरिक्ष उड़ान के कम से कम कुछ खतरों से बचाने के लिए पर्याप्त हो सकता है। और एक लंबी यात्रा में, अपेक्षाकृत छोटी चयापचय गिरावट से भी दक्षता में फर्क पड़ेगा।

वह कहते हैं, "मंगल ग्रह की यात्रा के लिए प्रति अंतरिक्ष यात्री को वहां और वापस 300 किलोग्राम भोजन की आवश्यकता होगी।" "यदि आप इसे एक चौथाई या अधिक तक कम कर सकते हैं, तो यह बढ़ सकता है।"

सहेजा जा रहा हैपृथ्वी पर रहता है,बहुत

सिंथेटिक टॉरपोर का वादा अंतरिक्ष यात्रा को सुरक्षित बनाने से कहीं आगे तक फैला हुआ है। वैज्ञानिक कैंसर और अल्जाइमर रोग सहित कई प्रकार की बीमारियों के इलाज के रूप में इसका अध्ययन कर रहे हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि हाइबरनेशन कई अंगों और कोशिका प्रकारों में व्यापक मरम्मत और पुनर्योजी क्षमताओं को ट्रिगर करता है। और ऐसा लगता है कि यह कैंसर कोशिकाओं के विकास में बाधा डालता है और उन्हें उपचार के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है। सेरी और ह्रवातिन दोनों इस क्षेत्र की खोज कर रहे हैं। सेरी कहते हैं, ''इसमें बहुत अधिक चिकित्सीय क्षमता है।'' "यह एक अविश्वसनीय रूप से रोमांचक क्षेत्र है।" अलास्का विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ड्रू और अन्य लोग सोचते हैं कि यह मोटापे में भी उपयोगी हो सकता है; चयापचय को कम करने के बजाय ऊपर बढ़ाकर, डॉक्टर लोगों को अधिक कैलोरी जलाने में मदद कर सकते हैं।

डच वैज्ञानिकों के एक समूह ने हाइबरनेशन से संबंधित एक अणु की पहचान की है जिसके बारे में उनका मानना ​​है कि इसमें पार्किंसंस रोग, हृदय विफलता, अस्थमा और अन्य बीमारियों का इलाज करने की क्षमता है। ग्रोनिंगन विश्वविद्यालय के शोधकर्ता रॉब हेनिंग, रूलोफ हट और कीस वैन डेर ग्रेफ ने सीरियाई हैम्स्टर्स से अणु SUL-138 को अलग किया, जो तापमान 18C से नीचे गिरने पर सुस्ती में प्रवेश करते हैं। हेनिंग और उनके सहयोगियों ने गैर-हाइबरनेटिंग जानवरों की एक श्रृंखला में यौगिक का परीक्षण किया है और दिखाया है कि इसमें व्यापक सुरक्षात्मक और पुनर्योजी गुण हैं। उन्होंने हाल ही में पार्किंसंस के रोगियों के लिए यौगिक का एक छोटा मानव परीक्षण शुरू किया है।

हेनिंग कहते हैं, "आकाश ही सीमा है।" "जब मैं अपने मेडिकल सहकर्मियों से बात करता हूं, तो मैं हमेशा कहता हूं: 'आपकी समस्या क्या है? मैं इसे हाइबरनेशन से हल कर दूंगा।'"

कैलावे, जो एक आपातकालीन कक्ष चिकित्सक भी हैं, का कहना है कि सिंथेटिक टॉरपोर दिल के दौरे, स्ट्रोक और मस्तिष्क की चोटों सहित सभी प्रकार की जरूरी चिकित्सा स्थितियों के लिए उपयोगी हो सकता है, जब डॉक्टर जल्दी से चयापचय को धीमा करना चाहते हैं और समस्या का इलाज करने के लिए उन्हें समय देने के लिए सूजन को कम करना चाहते हैं। चिकित्सकीय रूप से प्रेरित कोमा के रोगियों के विपरीत, सिंथेटिक टॉरपोर में रोगियों को जीवन समर्थन पर रहने की आवश्यकता नहीं होगी, क्योंकि उनका मस्तिष्क अभी भी सक्रिय रहेगा। उनका कहना है कि टॉरपोर में चिकित्सीय हाइपोथर्मिया का एक उन्नत संस्करण होने की क्षमता है, एक तकनीक जिसका उपयोग दशकों से किया जा रहा है।

उपयोगी होते हुए भी, हाइपोथर्मिया में एक बड़ा दोष है: शरीर कांपने, सूजन बढ़ाने और हृदय गति को बढ़ाकर ठंड से लड़ता है। गर्म रहने का यह उन्मत्त प्रयास उपचार के लाभों को सीमित कर सकता है। इसके विपरीत, शीतनिद्रा में रहने वाले जानवर ठंड के प्रति उतनी तीव्रता से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं; यह अंतर आपात स्थिति में सिंथेटिक टॉरपोर को अधिक प्रभावी उपकरण बना सकता है।

अधिकांश विशेषज्ञ इस बात से सहमत हैं कि हाइबरनेशन का पहला मानव उपयोग संभवतः चिकित्सीय होगा। ह्रवाटिन अंग प्रत्यारोपण को संभावित पहले विकल्प के रूप में देखते हैं: उनका कहना है कि किसी अंग के जीवित रहने के समय को बढ़ाने के लिए कुछ हाइबरनेशन मार्गों को सक्रिय करना अपेक्षाकृत सरल होगा। शोधकर्ता पहले से ही इस पर प्रयोग कर रहे हैं और उन्होंने पाया है कि यह अंग की दीर्घायु को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है।

सिंथेटिक टॉरपोर कब इंसानों के लिए वास्तविकता बन जाएगा, इस पर कई तरह के विचार हैं। सेरी अधिक आशावादी हैं - उनका मानना ​​है कि यह अगले 10 या 15 वर्षों में होगा। अधिकांश विशेषज्ञ सोचते हैं कि इसमें अधिक समय लगेगा; एसा वैज्ञानिक हैन का मानना ​​है कि इसमें कई दशक लगेंगे।

वह और अन्य लोग बताते हैं कि अंतरिक्ष यात्रा या उपचार के लिए टॉरपोर का उपयोग करने से पहले, शोधकर्ताओं को इस प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझना चाहिए। अन्यथा, वह कहती है, हम सभी प्रकार के बुरे सपने वाले विज्ञान-कल्पना परिदृश्यों का जोखिम उठाते हैं। वह कहती हैं, ''उत्प्रेरण पीड़ा को काफी अच्छी तरह से समझा जाता है।'' "किसी को फिर से बाहर लाना ठीक नहीं है। हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि हम दोनों हिस्सों को सही कर लें।"