Khám phá mới về loài dơi mở ra tiềm năng to lớn cho việc ngủ đông của con người trong tương lai. (Nguồn: Chụp lại từ YouTube)
NASA đang hướng tới một bước tiến vĩ đại trong sứ mệnh không gian: đưa con người đặt chân lên Hỏa tinh vào những năm 2030. Tuy nhiên, hành trình kéo dài 21 tháng này đặt ra vô vàn thách thức, đặc biệt là giữ cho các phi hành gia khỏe mạnh và an toàn trong suốt chuyến đi dài như vậy. Vì thế, các khoa học gia đang nghiên cứu một giải pháp từng bị coi là bất khả thi: ngủ đông (hibernation).
Trong mùa đông, nhiều loài động vật hữu nhũ có hiện tượng torpor, tình trạng hạ nhiệt độ cơ thể, chậm lại quá trình chuyển hóa các chất và hoạt động não bộ để tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, dù cũng là động vật hữu nhũ, con người không thể ngủ đông vì một số lý do: chúng ta không thể tích trữ đủ chất béo để duy trì sự sống mà không gây hại cho cơ thể, hoạt động của cơ thể và não bộ không thể duy trì ở mức năng lượng thấp như các loài khác, và cũng như không thể chịu đựng việc nhiệt độ cơ thể giảm mạnh.
Nhưng liệu điều này có thể thay đổi? Gerald Kerth, nhà động vật học tại Đại học Greifswald, Đức, và các đồng nghiệp đang mở ra một hướng nghiên cứu mới thông qua việc tìm hiểu tình trạng ngủ đông ở loài dơi. Ông chọn nghiên cứu loài này vì chúng có kích thước nhỏ và dễ nghiên cứu hơn nhiều so với các loài lớn như gấu nâu.
Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, nhóm của Kerth đã phát hiện ra những khác biệt quan trọng giữa cách các tế bào hồng cầu của loài dơi và con người phản ứng khi gặp lạnh: các tế bào hồng cầu của dơi có thể biến đổi mạnh mẽ để giúp cơ thể tối ưu hóa việc sử dụng oxy và sống sót trong môi trường lạnh giá. Kerth chia sẻ: “Giấc mơ làm cho con người có thể ngủ đông đã thôi thúc chúng tôi. Giờ đây, với kết quả mới đầy thú vị này, chúng tôi sẽ tiếp tục khám phá sâu hơn.”
Siêu năng lực của tế bào
Trong khu rừng gần phòng thí nghiệm của Đại học Greifswald, các khoa học gia đã tiến hành nghiên cứu 35 con dơi noctule hoang dã, loài có khả năng ngủ đông theo các bầy lớn. Sau khi lấy máu tại phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu thả chúng trở lại rừng. Họ cũng thu thập mẫu máu từ loài dơi ăn quả Ai Cập tại Viện Friedrich Loeffler gần đó, và cả máu người.
Tổng cộng, các nhà nghiên cứu đã thu thập được hơn nửa triệu tế bào hồng cầu từ ba loài này. Họ sử dụng phần mềm chuyên dụng để phân tích cách các tế bào phản ứng khi bị kéo giãn hoặc nén dưới tác động ngoại lực, so sánh sự khác biệt giữa tế bào máu người và dơi.
Tổng cộng, nhóm đã thu thập hơn nửa triệu tế bào hồng cầu từ ba nguồn này. Sử dụng phần mềm máy tính chuyên dụng, họ phân tích cách các tế bào biến đổi khi bị giãn ra và co lại ở các mức nhiệt độ khác nhau:
- 98.6°F (37°C): Nhiệt độ cơ thể bình thường.
- 73°F (23°C): Nhiệt độ phòng trong nhà.
- 50°F (10°C): Nhiệt độ mà dơi noctule bắt đầu ngủ đông.
Kerth cho biết: “Theo như tôi được biết, thì chưa từng có nghiên cứu nào so sánh chi tiết, tỉ mỉ các tế bào hồng cầu của người và dơi như vậy.”
Kết quả cho thấy, khi nhiệt độ giảm xuống, cả tế bào hồng cầu của dơi và con người đều trở nên dày và cứng hơn. Tuy nhiên, chỉ có tế bào hồng cầu của dơi mới tăng tỷ lệ độ dày đáng kể so với độ cứng khi nhiệt độ tiếp tục giảm. Ở mức nhiệt độ 10 độ C, khi dơi noctule bắt đầu vào tình trạng ngủ đông, sự thay đổi này rõ rệt nhất.
Các nhà nghiên cứu tin rằng sự thích nghi này mang lại lợi ích sinh tồn quan trọng cho loài dơi: tế bào hồng cầu của chúng có thể lưu lại lâu hơn trong mao mạch phổi và cơ bắp, giúp cải thiện khả năng hấp thụ và phân phối oxy ở nhiệt độ thấp. Kerth cũng lưu ý rằng loài dơi ăn quả Ai Cập dù không còn ngủ đông vẫn giữ lại đặc điểm này từ tổ tiên của chúng.
Thách thức và triển vọng
Nếu các khoa học gia có thể điều chỉnh màng tế bào hồng cầu của con người để chúng hoạt động giống như ở loài dơi, chúng ta sẽ tiến một bước gần hơn đến công nghệ ngủ đông.
Marcus Krüger, nhà sinh học phân tử chuyên nghiên cứu y học không gian tại Đại học Otto von Guericke (Đức), cho rằng: “Nghiên cứu này là bước tiến trên con đường làm cho con người có thể ngủ đông. Nhưng còn rất nhiều vấn đề quan trọng cần giải quyết. Làm thế nào để tạo ra tình trạng ngủ đông cho con người? Liệu chúng ta sẽ làm điều đó bằng cách tích lũy chất béo, nhịn ăn, hay sử dụng thuốc?”
Một câu hỏi khác là liệu có loại thuốc nào có thể khiến các tế bào hồng cầu của con người trở nên dày hơn giống như tế bào của dơi trước khi bước vào tình trạng ngủ đông hay không. Nhưng ngay cả khi vấn đề ngủ đông đã được giải quyết, du hành đến Hỏa tinh vẫn còn hàng loạt các thách thức lớn khác: nguy cơ nhiễm phóng xạ, thoái hóa bắp thịt, ảnh hưởng tinh thần khi phải ở trong không gian tù túng suốt thời gian dài. Ngoài ra, chỉ riêng thực phẩm và nhiên liệu cần thiết cho hành trình dài 21 tháng cũng đã là vấn đề lớn. Các khoa học gia ước tính cần tới 70 phi thuyền mới có thể vận chuyển đủ các nguồn tài nguyên để duy trì sự sống cho các phi hành gia.
Dù còn nhiều khó khăn, nghiên cứu này vẫn là một bước tiến đầy hứa hẹn. Mikkael A. Sekeres, nhà huyết học tại Đại học Miami, chia sẻ sự hào hứng qua email: “Nghiên cứu này mở ra tiềm năng cho việc tạo ra tình trạng ngủ đông lâu dài cho con người – và hy vọng rằng kết quả sẽ có hậu hơn những gì đã xảy ra với các phi hành gia trong loạt phim Alien!"
Cung Đô sưu tầm/biên dịch
Nguồn: “New bat discovery could help humans hibernate during space travel” được đăng trên trang Nationalgeographic.com.
