동면

Hibernation
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노르웨이에서 겨울잠을 자는 북부 박쥐
은광에서 겨울잠을 자는 박쥐

동면은 일부 동물 종에 의해 겪는 최소한의 활동과 신진대사 저하 상태를 말한다.동면은 낮은 체온, 느린 호흡과 심박수, 그리고 낮은 신진대사율로 특징지어지는 계절적 이열증이다.그것은 겨울에 가장 흔하게 발생한다.

전통적으로 설치류와 같은 "깊은" 동면자들을 위해 남겨져 있었지만, 이 용어는 곰과 같은[1] 동물들을 포함하도록 재정의되었고, 지금은 체온의 절대적인 저하보다는 활동적인 신진대사 억제에 기초하고 있다.많은 전문가들은 일상의 무기력증과 동면 과정이 연속체를 형성하고 유사한 메커니즘을 [2][3]이용한다고 믿는다.여름철에 해당하는 것은 미학이다.

동면은 충분한 음식이 없을 때 에너지를 절약하는 기능을 한다.이러한 에너지 절약을 달성하기 위해 흡열동물은 신진대사율과 [3]체온을 낮춘다.동면은 종, 주위 온도, 시기, 그리고 개인의 신체 상태에 따라 며칠, 몇 주 또는 몇 달 동안 지속될 수 있습니다.겨울잠에 들어가기 전에, 동물들은 그들의 휴면 기간 동안, 아마도 겨울 내내 지속할 수 있는 충분한 에너지를 저장해야 한다.더 큰 종들은 많은 양의 음식을 먹고 그 에너지를 지방 퇴적물에 저장하면서 극도의 마법을 부리게 된다.많은 작은 종에서,[4] 먹이 캐슁은 먹고 뚱뚱해지는 것을 대신한다.

어떤 종류의 포유류는 새끼를 임신하는 동안 동면하는데, 어미가 동면하는 동안이나 [5]그 직후에 태어난다.예를 들어, 암컷 흑곰은 새끼를 [6]낳기 위해 겨울 동안 동면에 들어간다.임신한 산모는 동면 전에 체질량이 크게 증가하며, 이러한 증가는 자손의 몸무게에 더욱 반영된다.지방 축적을 통해 신생아를 위한 충분한 따뜻함과 양육 환경을 제공할 수 있습니다.겨울잠을 자는 동안,[7] 그들은 에너지를 위해 저장된 지방을 사용함으로써 동면 전 몸무게의 15-27%를 감량합니다.

외온동물들은 또한 신진대사의 억제와 휴면기를 겪는데, 이것은 많은 무척추동물들에게 diapause라고 불린다.일부 연구자들과 일반 대중들은 파충류의 겨울 휴면을 묘사하기 위해 브루메이트라는 용어를 사용하지만, 더 일반적인 동면이라는 용어는 겨울 [8]휴면을 가리키기에 적절하다고 여겨진다.말벌 폴리스테스와 같은 많은 곤충들은 [9]외온성에도 불구하고 종종 겨울잠이라고 불리는 휴면기를 보인다.식물학자들은 씨앗 휴면의 [10]한 형태를 언급하기 위해 "씨앗 동면"이라는 용어를 사용할지도 모른다.

시리즈의 일부
동물의 휴면
Myotis mystacinus hibernation4.JPG

포유동물

포유류의 동면을 설명하는 용어에는 다양한 정의가 있으며, 포유류 분류군마다 동면하는 방식이 다릅니다.다음 서브섹션에서는 필수 및 임의 최대 절전이라는 용어에 대해 설명합니다.마지막 두 절은 최근까지 겨울잠을 자는 것으로 생각되지 않았던 영장류와 설치류에서 볼 수 있는 겨울잠과는 다르기 때문에 20세기 후반 동안 겨울잠이 "진정한 겨울잠"이 아니라고 여겨졌던 곰들을 지적한다.

강제 동면

겨울잠을 준비하기 위해 따뜻한 굴을 위해 둥지 재료를 모으는 마못

의무 동면기는 주변의 온도와 음식에 대한 접근에 관계없이 자발적으로, 그리고 매년 동면에 들어가는 동물이다.필수 동면동물에는 땅 다람쥐, 다른 설치류, 쥐여우원숭이, 유럽 고슴도치 그리고 다른 식충동물, 단조류, 유대류가 포함된다.이 종들은 전통적으로 "허브네이션"이라고 불리는 것을 겪는다: 체온이 주변 온도에 가깝게 떨어지고 심장과 호흡 속도가 급격히 느려지는 생리적인 상태.

동면기를 의무화하는 전형적인 겨울 시즌은 체온과 심박수가 보다 전형적인 수준으로 회복되는 주기적인 부열성 각성에 의해 중단되는 무기력 기간으로 특징지어진다.이러한 각성의 원인과 목적은 여전히 명확하지 않다; 왜 겨울잠 자는 정기적으로 정상 체온으로 돌아올 수 있는지에 대한 의문은 수십 년 동안 연구자들을 괴롭혀왔고, 명확한 설명은 없지만, 이 주제에 대한 여러 가설이 있다.한 가지 선호하는 가설은 겨울잠 자는 동안 "수면 빚"을 지녀서 가끔 잠을 자기 위해 몸을 따뜻하게 해야 한다는 것이다.이것은 북극 [11]땅다람쥐의 증거에 의해 입증되었다.다른 이론들은 겨울잠 동안 짧은 시간 동안 높은 체온을 유지하면 그 동물이 사용 가능한[12] 에너지원을 회복하거나 [13]면역 반응을 일으킬 수 있다고 가정한다.

북극 땅다람쥐의 복부 온도는 -2.9°C(26.8°[14]F)로 낮아지지만 머리와 목의 온도는 0°C(32°F) 이상으로 유지된다.

임의 동면

조건성 동면자는 환경의 스트레스 요인에 대한 반응보다는 계절적 타이밍 신호에 따라 동면에 들어가는 강제적인 동면자와 달리 춥거나 음식이 부족하거나 둘 다일 때만 동면에 들어갑니다.

이 두 종류의 겨울잠의 차이점에 대한 좋은 예는 프레리독에서 볼 수 있다.흰꼬리프레리도그는 의무 동면자이고, 가까운 친척인 검은꼬리프레리도그는 임의 동면자이다.[15]

영장류

겨울잠은 설치류에서 오랫동안 연구되어 왔지만,[16] 1년 중 7개월 동안 나무 구멍에서 겨울잠을 자는 마다가스카르의 뚱뚱한 꼬리 난쟁이 여우원숭이에서 겨울잠이 발견되기 전까지는 영장류나 열대 포유동물이 겨울잠을 자는 것으로 알려져 있지 않았다.말라가스의 겨울 온도는 때때로 30°C(86°F) 이상으로 상승하므로, 동면은 낮은 주변 온도에만 적응하는 것은 아닙니다.

이 여우원숭이의 겨울잠은 나무 구멍의 열적 행동에 크게 좌우된다: 만약 구멍이 잘 단열되지 않는다면, 여우원숭이의 체온은 주변 온도를 수동적으로 따라 크게 변동한다; 잘 단열된다면, 체온은 꽤 일정하게 유지되고 동물은 규칙적으로 [17]각성을 경험한다.다우스만은 겨울잠을 자는 동물들의 신진대사가 반드시 낮은 [18]체온과 관련이 있는 것은 아니라는 것을 발견했다.

곰

반달곰 어미, 아기 곰 '거짓'

곰은 다른 동면기에서 볼 수 있는 훨씬 더 큰 감소(종종 32°C 이상)에 비해 체온(3-5°C)이 미미하기 때문에 역사적으로 곰이 정말로 동면하는지는 불분명했다.많은 연구원들은 그들의 깊은 잠은 진정한 깊은 겨울잠과 비교가 되지 않는다고 생각했지만, 이 이론은 2011년 포획된 [19][20]흑곰에 대한 연구와 2016년 다시 불곰에 대한 연구에서 반박되었다.

겨울잠을 자는 곰들은 단백질과 소변을 재활용할 수 있고, 몇 달 동안 소변을 보는 것을 멈추고 근육 [21][22][23][24]위축을 피할 수 있습니다.그들은 곰의 물 수요를 충족시키기에 충분한 양의 대사 지방으로 수분을 유지합니다.그들은 또한 겨울잠을 자는 동안 먹거나 마시지 않지만, [25]저장된 지방을 먹고 삽니다.오랜 기간 활동을 하지 않고 음식을 섭취하지 않음에도 불구하고, 겨울잠을 자는 곰은 뼈의 질량을 유지하고 골다공증에 [26][27]시달리지 않는 것으로 알려져 있다.그들은 또한 근육 [28]낭비를 제한하는 일련의 유전자의 전사를 조절하는 것뿐만 아니라 근육에서 특정 필수 아미노산의 가용성을 증가시킵니다.G. Edgar Folk, Jill M.의 연구.헌트와 메리 A.사람들은 계절, 활동성, 휴면성과 관련하여 전형적인 동면기의 심전도(EKG)를 세 개의 다른 곰 종과 비교했고 작은 동면기의 감소된 휴식 간격(QT)이 세 개의 곰 종과 같다는 것을 발견했습니다.그들은 또한 여름에서 겨울로 전형적인 동면기와 곰의 QT 간격이 바뀌는 것을 발견했다.1977년의 이 연구는 곰이 [29]동면자라는 것을 보여주는 데 사용된 최초의 증거 중 하나였다.

2016년 한 연구에서, 야생동물 수의사이자 노르웨이 응용과학대학 부교수인 Alina L. Evans는 세 번의 겨울 동안 14마리의 불곰을 연구했습니다.그들의 움직임, 심박수, 심박수 변동, 체온, 신체 활동, 주위 온도, 눈의 깊이를 측정하여 곰의 동면 시작과 종료를 확인하였습니다.이 연구는 현장에서 동면을 시작하기 전부터 끝까지 생태학적, 생리학적 사건 모두에 대한 첫 번째 연표를 만들었다.이 연구는 곰이 눈이 내리고 주변 온도가 0°C까지 떨어지면 그들의 소굴로 들어간다는 것을 알아냈습니다.하지만 신체 활동, 심박수, 체온은 심지어 몇 주 전부터 서서히 떨어지기 시작했다.일단 곰의 굴에 들어가면, 곰의 심박수 변동성이 급격히 떨어지면서, 간접적으로 신진대사 억제가 그들의 동면과 관련이 있다는 것을 암시한다.겨울잠이 끝나기 두 달 전부터 곰의 체온이 올라가기 시작하는데, 이는 심박수 변동과는 무관하지만 오히려 주변 온도에 의해 움직인다.심박수 변동은 각성이 일어나기 약 3주 전에만 증가하고 곰들은 외부 온도가 낮은 임계 온도에 도달한 후에야 그들의 굴을 떠납니다.이러한 발견들은 곰이 열변형을 하고 곰의 동면은 환경적인 신호들에 의해 추진되지만, 각성은 [30]생리적인 신호들에 의해 추진된다는 것을 암시한다.

새들

고대 사람들은 제비가 겨울잠을 잔다고 믿었고 조류학자 길버트 화이트는 1789년 그의 책 셀본의 자연사에 그 믿음이 그의 시대에 여전히 존재했음을 보여주는 일화적인 증거를 기록했다.현재 대부분의 새들은 일반적으로 겨울잠을 자지 않고 대신 [31]무기력을 이용한다고 알려져 있다.한 가지 알려진 예외는 에드먼드 [32][33]예거가 동면을 처음 기록한 일반적인 빈곤의식(Phalenoptilus nuttalii)이다.

외부 온도에서의 휴면 및 동결

주요 기사:동결예약 freeze Freeze_transference_in_animals

체온이나 신진대사율을 적극적으로 낮출 수 없기 때문에, 외온동물(어류, 파충류, 양서류 포함)은 겨울잠을 잘 수 없습니다.그들은 추운 환경이나 낮은 산소 가용성(저산소증)과 관련된 대사율이 감소하고 휴면(브루메이션으로 알려져 있음)을 보일 수 있다.한때 돌묵상어가 북해 바닥에 정착해 휴면기에 들어간다고 여겨졌지만 2003년 데이비드 심스의 연구는 이 [34]가설을 뒤집고 상어들이 계절마다 먼 거리를 이동하며 플랑크톤이 가장 많은 지역을 추적한다는 것을 보여주었다.에팔레트 상어는 조류에 따라 물과 산소 수준이 변화하는 해안선 서식지에서 생존하기 위한 수단으로 산소 없이 최대 26°C(79°F)[35]의 온도에서 3시간 동안 생존할 수 있는 것으로 기록되었습니다.산소량이 매우 적거나 전혀 없이 오랜 기간 동안 생존할 수 있는 다른 동물로는 금붕어, 붉은귀슬라이더, 나무개구리, 거위 [36]등이 있다.저산소 또는 무산소 상태에서 살아남는 능력은 내온성 동면과는 밀접한 관련이 없다.

어떤 동물들은 말 그대로 얼어서 겨울을 날 수 있다.예를 들어, 어떤 물고기, 양서류, 그리고 파충류는 봄에 자연적으로 얼었다가 "깨어난다"고 합니다.이 종들은 부동액 [37]단백질과 같은 동결 내구성 메커니즘을 진화시켰다.

최대 절전 모드 유도 트리거

하이버네이션 유도 트리거(HIT)는 다소 잘못된 명칭입니다.1990년대 연구는 동면 중인 동물에게서 채취한 혈액을 주입함으로써 동물에게 무기력증을 유발하는 능력을 암시했지만, 더 이상의 연구는 이 현상을 재현할 수 없었다.동면을 유도할 수 없음에도 불구하고, 동면기의 혈액 속에는 이식 가능한 장기를 보호할 수 있는 물질들이 있습니다.연구원들은 [38]HIT로 고립된 돼지의 심장을 연장할 수 있었다.이것은 장기가 인체 밖에서 18시간까지 생존할 수 있게 해주기 때문에 장기 이식에 잠재적으로 중요한 영향을 미칠 수 있다.이것은 현재의 6시간보다 크게 향상될 것입니다.

HIT는 혈청에서 파생된 혼합물로, 적어도 하나의 오피오이드 유사 물질을 포함합니다.DADLE은 오피오이드로 일부 실험에서 유사한 기능적 특성을 [39]가진 것으로 나타났습니다.

인간에게는

다음 항목도 참조하십시오.일시 정지 애니메이션

연구자들은 인간의 [40][41]동면을 유도하는 방법을 연구해 왔다.동면하는 능력은 치료를 받을 수 있을 때까지 일시적으로 동면 상태로 만들어 중병이나 부상자의 생명을 구하는 것과 같은 여러 가지 이유로 유용할 것이다.우주 여행을 위해,[42] 화성에서의 임무와 같이 인간의 동면도 고려되고 있다.

인류학자들은 또한 초기 인류 [43]종에서 동면이 가능했는지를 연구하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 휴면 – 유기체의 신체 활동이 최소화된 상태
  • Torpor – 동물의 생리 활동 감소 상태
  • 겨울 휴식 – 일부 식물과 동물의 연간 상태
  • 저온생물학 – 생물학과
  • Karolina Olsson – 스웨덴 동면자

레퍼런스

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추가 정보

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  • "Hibernation". McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology. Vol. 1–20 (11th ed.). McGraw-Hill. 2012.

외부 링크

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