Überwinternde Eichhörnchen verraten das Geheimnis des Überlebens in der Raumfahrt

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Wenn sie in den Winterschlaf gehen, werden Erdhörnchen schneller und ihre Stoffwechselprozesse verlangsamen sich, da sie von dem Fett, das sie gespeichert haben, überleben. Aber trotz der langen Inaktivität haben die Eichhörnchen im Frühling nicht viel Muskelmasse oder Funktion verloren.

Es ist seit den 1980er Jahren ein Rätsel, als eine führende Theorie auftauchte: Tiere, die überwintern, könnten Mikroben in ihrem Darm verwenden, um Nährstoffe aus Harnstoff (ja, das Zeug in Ihrem Urin) zu extrahieren.

Jetzt haben der Forscher Matthew Regan von der Universität Montreal und seine Kollegen Beweise dafür gefunden, dass die Theorie richtig ist und durch eine symbiotische Beziehung zwischen Erdhörnchen und ihren Darmmikroben verursacht wird.

Während des Winterschlafs verlieren Erdhörnchen nicht viel Muskelmasse, aber wir wussten nicht, wie.

Mikroben bauen Harnstoff zu Stickstoff ab, den Eichhörnchen (und Mikroben) während des Winterschlafs zur Herstellung von Muskelprotein verwenden.

Wenn dieser Prozess irgendwie an den Menschen angepasst werden könnte, könnte er es Astronauten ermöglichen, ihre Muskelmasse während eines Raumflugs aufrechtzuerhalten – eine der größten Herausforderungen für längere Reisen. .

Halte durch: Die Studie, erschienen in Wissenschaftbestätigte eine Theorie namens „Harnstoff-Stickstoff-Spülung“.

Das Extrahieren von Stickstoff aus Harnstoff in ihren Körpern ermöglicht es Erdhörnchen, weiterhin Muskeln aufzubauen, damit sie bereit für ihren Winterschlaf sind. ÄhHochsaison.

Die Stickstoffaufnahme kann dann „zu ihrem Fortpflanzungserfolg während der Paarungszeit beitragen“, sagte Regan.

Ziesel-Symbiose: Regans Studie konzentrierte sich auf das 13-zeilige Erdhörnchen, eine in Nordamerika verbreitete Art.

Um festzustellen, ob Eichhörnchen Stickstoff aus Harnstoff erhielten, injizierten sie ihnen Harnstoff, der einzigartige Kohlenstoff- und Stickstoffatome enthielt. Diese Atome dienten als Tracker und sagten dem Team, ob der in den Muskeln von Erdhörnchen gefundene Stickstoff von Harnstoff stammt.

Sie konnten den Harnstoff aus dem Blut der Erdhörnchen bis zu seinem Darm zurückverfolgen, wo er zu Stickstoff abgebaut wurde. Diesen Stickstoff verfolgten sie dann bis zum Gewebe der Eichhörnchen zurück.

Durch die Durchführung des Experiments im Sommer und zu Beginn und am Ende der Winterschlafsaison konnten die Forscher feststellen, dass die Eichhörnchen den größten Teil ihrer Stickstoffaufnahme im Spätwinter durchführten. GEN berichtet.

Die Forscher bestätigten, dass Mikroben in den Abschnitten von Ziesel während des Winterschlafs Nährstoffe aus Harnstoff ziehen.

Als das Team das Experiment an Eichhörnchen durchführte, deren Darmmikrobiom absichtlich dezimiert wurde, wurde der Harnstoff nicht zu Stickstoff abgebaut – die Eichhörnchen brauchten dafür die Mikroben.

Sie fanden auch Hinweise darauf, dass Mikroben Stickstoff zur Herstellung von Proteinen verwendeten ihr auch überwintern, was das Ganze zu einer echten Symbiose macht.

Vom Winterschlaf zur Raumstation: Weil sie nicht mehr ständig gegen die Schwerkraft arbeiten, verlieren Astronauten im All schnell Muskelmasse.

Derzeit müssen Astronauten gerne trainieren verrückt zu versuchen, es wieder gut zu machen. Aber das stellt ein Problem dar: Wie können sie ihre Muskeln und Knochen auf sehr langen Reisen, bei längeren Aufenthalten oder in einem winzigen Raumschiff erhalten?

Es ist noch viel zu früh, um das mit Sicherheit zu sagen, aber wenn wir die Körper von Astronauten dazu bringen könnten, zu recyceln und mit Stickstoff wieder aufzubauen, wie es Erdhörnchen während des Winterschlafs tun, könnten sie ihre Muskeln weiter entwickeln und dabei helfen, das auszugleichen, was sie verlieren.

„Weil wir wissen, welche Muskelproteine ​​während des Weltraumflugs unterdrückt werden, können wir diese Proteine ​​mit denen vergleichen, die durch die Harnstoff-Stickstoff-Entfernung während des Winterschlafs verstärkt werden“, sagte Regan, die ihre Forschung mit der kanadischen Weltraumbehörde fortsetzt.

Wenn wir die Stickstoffreinigung für den Menschen anpassen könnten, könnten wir längere Aufenthalte im Weltraum überleben.

Näher an der Erde kann die Stickstoffreinigung unterernährten oder älteren Menschen helfen, ihre Körpermasse zu halten. EIN vorheriges Studium schlägt vor, dass Menschen auch Harnstoff-Stickstoff fangen können, sagte Regan – vielleicht kann diese Fähigkeit optimiert werden.

Als mögliche Lösung schlägt er eine Art probiotischer Pille vor, die Sie vor oder nach dem Essen einnehmen könnten, um die richtige Art von Mikroben in Ihrem Darm zu erhöhen. Aber so etwas würde Jahre in der Zukunft liegen.

„Um es klar zu sagen, diese Anwendungen sind zwar theoretisch möglich, aber noch lange nicht umgesetzt, und es ist noch viel mehr Arbeit erforderlich, um diesen natürlich entwickelten Mechanismus sicher und effektiv auf den Menschen zu übertragen“, sagte Regan.

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