סנאי קרקע מבלים חצי שנה ויותר בתרדמת חורף, ואינם שותים אף על פי שהם מאבדים מים. מחקר חדש מסביר כיצד הם עושים זאת, ומה הקשר לטיסות חלל

כאשר בני אדם ישנים כמה שעות, הם מתעוררים לעיתים מתוך צמא, שותים וחוזרים לישון. לעומת זאת, רוב סנאי הקרקע מעבירים את החורף כולו בשינה ואינם שותים טיפה במשך חודשים. כיצד הם עושים זאת? השאלה העסיקה גם חוקרים מאוניברסיטת ייל בארצות הברית. הם עקבו אחר השינה של סנאי קרקע מנומרים מהמין Ictidomys tridecemlineatus, השוקעים בתרדמת חורף במחילות תת-קרקעיות, ומסוגלים לישון כך במשך יותר משישה חודשים. ממצאי המחקר התפרסמו בכתב העת המדעי Cell.

תרדמת חורף

הסנאים אינם ישנים ברציפות במשך כל החורף, אלא עוברים בין מצבים של שינה וערות. המצב המרכזי והארוך ביותר בתרדמת החורף הוא מצב של נמנום או תרדמת זמנית, שבו קצב חילוף החומרים מואט וטמפרטורת הגוף יורדת לארבע מעלות צלזיוס. מצב זה נקרא טוֹרְפּוֹר (torpor) ונמשך עד 18 יום ברצף. בין תקופות של טוֹרְפּוֹר מפרידים פרקי זמן קצרים של עוררות זמנית (interbout arousal), הנמשכים עד 48 שעות ודומים למצב הערוּת הפעיל. במצב העוררות הזמנית, טמפרטורת הגוף עולה לטמפרטורת הגוף הרגילה של הסנאי, שהיא, כמו שלנו, 37 מעלות.

במהלך העוררות הזמנית, גוף הסנאי מאבד כמות קטנה של מים בעקבות השתנה ואידוי. מים אובדים מגוף הסנאי גם במהלך הטורפור, בשל הפרשי הטמפרטורות בין הגוף לסביבה. בדרך כלל, כאשר בני אדם או יונקים אחרים אינם שותים, ריכוז המלחים בדם (האוסמולריות של הדם) עולה. תאי עצב במוח מזהים את העלייה בריכוז המלחים בדם, גורמים לשחרור הורמונים נוגדי-השתנה וכן לתחושת צמא, הגורמת לפרט לחפש מים. כיצד ייתכן שלמרות אובדן המים הסנאים אינם צריכים לשתות כל החורף?

למרבה ההפתעה, החוקרים גילו כי אוסמולריות נוזל הדם של הסנאים במהלך טורפור נמוכה ב-10 אחוזים מאשר בזמן ערות. כלומר, לא זו בלבד שריכוז המלחים בדם אינו גבוה מהרגיל, הוא אפילו נמוך יותר, אף על פי שהם אינם שותים. במהלך פרקי הזמן של העוררות הזמנית, רמת האוסמולריות של הדם חוזרת למצב הנורמלי. כלומר, הסנאים מסוגלים לווסת את ריכוז המלחים בדם לאורך תקופת התרדמת באמצעות מנגנונים פיזיולוגיים פנימיים הפיכים בלבד – בלי צורך בשתייה.

החוקרים עקבו גם אחר התנהגות הסנאים, וראו כי במהלך פרקי הזמן של העוררות הזמנית, הם אינם יוצאים מן המחילה לחפש מים. יתרה מזו: הם לא הראו סימנים של צמא, על אף חודשים ארוכים ללא מים ואף על פי שרמת המלחים בדמם הייתה רגילה, כלומר דומה לזו של חיות פעילות. היכולת להישאר במחילה במשך כל החורף, בלי לצאת ולחפש מקור מים בסביבה הקפואה, מעניקה לסנאים יתרון גדול ומעלה את סיכויי ההישרדות שלהם.

לא צמאים, למרות שהם אינם שותים חצי שנה ומאבדים מים לסביבה. סנאי קרקע מציצים מהמאורה | צילום: Shutterstock
לא צמאים, למרות שהם אינם שותים חצי שנה ומאבדים מים לסביבה. סנאי קרקע מציצים מהמאורה | צילום: Shutterstock

אם חורפים, לא שותים

בדרך כלל, יונקים נמנעים מהתייבשות על ידי שתייה, מיחזור מים מהכליות וייצור מים בתגובות כימיות של חילוף החומרים: למשל פירוק מולקולות שומן לצורך הפקת אנרגיה כרוך גם בשחרור של מולקולות מים. החוקרים בחנו כל אחת מהאפשרויות האלה כדי להסביר כיצד הסנאים אינם מתייבשים. 

החוקרים חישבו את כמות המים הנוצרת בעקבות שריפת שומן לבן בגוף, והגיעו למסקנה כי פירוק שומן אינו מספיק כדי להסביר את הירידה בריכוזי המלחים בדם במהלך התרדמת. כמו כן הם מצאו כי לפני הכניסה לתרדמת החורף, הסנאים דווקא שותים פחות מהרגיל, כך שהם אינם מדללים את המלחים בדם באמצעות שתייה מרובה. בנוסף, הרמות של הורמונים נוגדי-השתנה בדם דווקא יורדות במהלך הטורפור, כך שהסיבה לריכוז המלחים הנמוך איננה שימור ומיחזור של מים. בדומה לרמת המלחים, גם רמת ההורמונים נוגדי-ההשתנה בנוזל הדם חוזרת למצב הרגיל במהלך העוררות הזמנית. בדרך כלל, במצב פעיל נוגדי-השתנה ותחושת צמא הולכים יד ביד כדי לשמור על מצב מאוזן. אולם, למרבה ההפתעה, אין זה המצב במהלך תרדמת החורף. 

החוקרים שללו, אם כן, את שלושת המנגנונים העיקריים לשמירה על רמת מומסים יציבה בדם בעת תרדמת וראו כי הם אינם מסבירים כיצד האוסמולריות של דם הסנאים נשארת נמוכה במהלך הטורפור, על אף המחסור בשתייה.

אז מה כן הסיבה?

בשלב הבא בחנו המדענים אם יש שוני בהרכב המלחים בין זמן ערות לטורפור. הם מצאו כי הרמות של כמה מלחים ומומסים מרכזיים אחרים בנוזל הדם יורדות במהלך טורפור – ורק חלק מהן עולות בחזרה במצב של עוררות זמנית. לעומתם, יש מלחים שרמתם אינה משתנה במעבר בין מצבי הערות השונים. שוני זה מראה שהרמות של מומסים שונים מבוקרות על ידי מערכות בקרה נפרדות, ולא על ידי מנגנון דילול כללי.

לאן המלחים הולכים?

השאלה נותרה עדיין פתוחה. 

בהתבסס על מחקרים אחרים והשוואה לדובים, החוקרים סבורים שריכוז המלחים בדם נשמר יציב ונמוך במהלך הטורפור באמצעות העברת מומסים מרכזיים מהנוזל החוץ-תאי אל מאגרים בגוף. על פי השערת החוקרים, החומרים המומסים מצטברים במהלך התרדמת בשלפוחית השתן, ואז נספגים מחדש וחוזרים אל מחזור הדם כאשר הסנאים מתעוררים, כפי שקורה גם בדובים.

נדרש מחקר נוסף כדי להבין כיצד הסנאים שומרים על ריכוז המלחים בדם נמוך ומדכאים את הרצון לשתות, על אף המחסור במים. הבנת מנגנונים אלה תחשוף כיצד חיות שומרות על חיוניות בזמן שהן חורפות במחילותיהן ובמאורותיהן לאורך זמן. הבנת הפיזיולוגיה של תהליכים אלה תסייע לנו גם להבין מחלות שונות של בני אדם, הכרוכות בשינויים ברמת המומסים בדם, ואולי אפילו תאפשר לבני אדם לשקוע בתרדמה ארוכה ללא אכילה או שתייה, למשל לצורך טיסות ארוכות לחלל. בני אדם הנכנסים לתרדמה כזו כבר הופיעו בשלל סרטי מדע בדיוני, אבל להפוך את זה למציאות זה כבר סרט (ומחקר) אחר לגמרי.