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Schlafen wie ein Murmeltier

Ist die Umwelt arg ungemütlich, erstarren viele Tiere im Schlaf – darunter sogar einige Primaten. Immer mehr Wissenschaftler fragen sich nun, ob auch Menschen winterschlafen können. Es gibt dafür Indizien.

Jemand hätte Mitsutaka Uchikoshi raten sollen, das Picknick besonders zu genießen, denn es sollte die letzte Mahlzeit für die kommenden 24 Tage für ihn sein. Der 35-jährige Japaner stieg im Oktober 2006 mit Freunden auf den Hausberg von Kobe, eine Großstadt im Westen Japans, um zu grillen. Auf dem Rückweg trennte er sich von der Gruppe, stürzte von einem Felsen, blieb reglos in einem Waldstück liegen und dämmerte weg.

Als ihn rund drei Wochen später ein Kletterer fand, war Uchikoshis Körpertemperatur auf 22 Grad abgefallen, sein Puls kaum spürbar, und seine Organe arbeiteten nur noch auf Sparflamme. Doch er lebte. Da die behandelnden Ärzte sich nicht erklären konnten, wie ihr Patient mit einer derart niedrigen Körpertemperatur und so wenig Essen drei Wochen durchhalten konnte, kamen sie zu dem Schluss, dass Uchikoshi eine Art Winterschlaf gehalten haben musste.

So ein Winterschlaf ist eine bärige Sache

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Illustration: bilhagolan365 - stock.adobe.com

Winterschlaf bei Menschen? Unwahrscheinlich. Zwar gefällt vielen Menschen die Vorstellung, sich von Oktober bis März einfach einzukugeln und den Winter zu überspringen, bislang deuteten alle wissenschaftlichen Erkenntnisse jedoch darauf hin, dass dieses Privileg Tieren wie Igeln oder Siebenschläfern vorbehalten war. Neueste Forschungsergebnisse rund um den Winterschlaf lassen diese Fragen aber nicht mehr so abwegig erscheinen. Denn erstmals konnten Wissenschaftler auch bei Primaten Winterschlaf nachweisen.

Forscher wie Georg Heldmaier nennen den Zustand, den die Tiere im Winterschlaf eingehen, Torpor – lateinisch für Erstarrung. Der Begriff Winterschlaf führt in die Irre, denn weder schlafen die Tiere in dieser Zeit, noch muss der Winterschlaf zwangsläufig im Winter liegen. Der Tierphysiologe von der Universität Marburg hat sein komplettes Berufsleben diesem Phänomen gewidmet. Seit Jahren forscht er mit Zwerghamstern, Murmeltieren und Mäusen. Während etwa Zwerghamster relativ spontan und nur kurz in den Torpor verfallen, können Igel unterbrochen von gelegentlichen Aufwärmphasen mehrere Monate im Torpor verharren.

Winterschlaf muss nicht zwingend im Winter sein​

Die Forscher unterscheiden zwischen zwei Torporarten: den Winterschlaf und den sogenannten Tagestorpor. Beim Letzterem ist die Torporphase kürzer und der Stoffwechselverbrauch nicht so extrem abgesenkt wie beim Winterschlaf. Winterschläfer sind üblicherweise schwerer und weisen dreißigfach längere Torporphasen auf. Zudem reduzieren sie ihren Stoffwechsel um weit über 90 Prozent. Bekannte Winterschläfer sind Igel und Bären. In den Tagestorpor fallen Spitzmäuse, Rennmäuse, Zwerghamster, Fledermäuse und einige Vogelarten.

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    Zusammengerollt zur Stachelkugel verschlafen Igel in ihrem Nest bis zu fünf Monate der kalten Jahreszeit. Sie sind die einzigen Winterschläfer unter den Insektenfressern. Foto: Patrick Pleul/dpa
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    Die gefährdete Haselmaus verschläft den Winter zusammengerollt in einem Kobel. Sie war das Wildtier des Jahres 2017. Dieses seltene Exemplar haben Grundschüler aus Uslar entdeckt, die sich an einer Aktion von Naturschutzverbänden beteiligt hatten. Foto: Sven Büchner/NABU/dpa
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    Braunbären halten Winterruhe, ihre Körpertemperatur fällt nicht so stark wie bei Winterschläfern. Sie wachen häufiger auf, wie diese zwei schwedischen Braunbären Fred und Frode in ihrem Gehege im Natur- und Umweltpark NUP in Güstrow (Mecklenburg-Vorpommern). Foto: Bernd Wüstneck/dpa
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    Wenn er nicht schläft, dann ist der Braunbär im Winter vor allem eins: müde. Foto: Bernd Wüstneck dpa
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    Kopfüber von der Decke hängend verbringen diese streng geschützten Mausohrfledermäuse die kalte Jahreszeit. Man sollte sie dabei auf keinen Fall stören. Foto: Thomas Frey/dpa

Der Tagestorpor hat nichts mit der sogenannten Kälte- oder Winterstarre zu tun. Während die Körpertemperatur von Reptilien, Amphibien und Insekten ausschließlich von der Umgebungstemperatur abhängt, fallen Vögel und Säugetiere in den Winterschlaf, weil ein kompliziertes Geflecht aus inneren und äußeren Faktoren sie dazu bringt. Wie genau die Tiere das machen, gehört nach wie vor zu einem der größten Geheimnisse des Winterschlafs.

Fest steht, dass zu Beginn einer Torporphase der Hypothalamus, eine Region im Mittelhirn, hohe Aktivität aufweist. Hier bildet der Körper lebenswichtige Hormone und von hier aus wird die Körpertemperatur reguliert. Um den Torpor herbeizuführen, drehen die Tiere ihr körpereigenes Thermostat herunter. Wie weit die Temperatur fällt, hängt von der Tierart ab. Die Minimaltemperatur von Igeln liegt im Torpor bei 4 Grad. Normalerweise beträgt ihre Körpertemperatur 35 Grad.

Für Tiere hat es sich immer wieder als überlebenswichtig erwiesen, bei Nahrungsengpässen und großer Kälte in den Torporzustand zu verfallen. Schlummert diese Fähigkeit auch im Menschen?

Die menschlichen Stoffwechselprozesse benötigen eine Körpertemperatur von rund 37 Grad, um optimal arbeiten zu können. Eigentlich müsste der Japaner Uchikoshi nach 24 Tagen bei einer Körpertemperatur von 22 Grad erfroren sein. Ist er aber nicht.

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Wer verkrümelt sich im Winter nicht gerne unter seiner Bettdecke? Mit Winterschlaf hat das freilich nichts zu tun. Aber es gibt Notfälle, in denen die Fähigkeit zum Torpor Menschen das Leben rettete. Foto: Karl-Josef Hildenbrand/dpa

Für Tiere hat es sich immer wieder als überlebenswichtig erwiesen, bei Nahrungsengpässen und großer Kälte in den Torporzustand zu verfallen. Schlummert diese Fähigkeit auch im Menschen? Als Georg Heldmaier vom Fall des Japaners in den Zeitungen liest, setzt er sich an den Rechner und schreibt eine E-Mail an die behandelnden Ärzte. Höflich erkundigt er sich nach Herzfrequenz, Stoffwechselrate und Blutdruck des Patienten. Doch wie so oft antworten die Ärzte nicht. Es ist nicht das erste Mal, dass Heldmaier versucht, Genaueres über das mysteriöse Überleben von Menschen in Erfahrung zu bringen. Immer wieder wecken aufsehenerregende Geschichten über Unfallopfer sein Interesse. So auch der Fall der Norwegerin, die beim Wandern in eine Eisdecke einbrach und eine halbe Stunde im kalten Wasser dahintrieb, bevor sie lebend geborgen werden konnte. „Ihr Körper muss seinen Stoffwechsel komplett heruntergefahren haben, sonst hätte er nie diesen extremen Sauerstoffengpass bewältigt“, sagt Georg Heldmaier.

Doch wieso erfrieren oder ersticken dann jährlich Tausende von Menschen? Dass nach wie vor niemand genau weiß, welche Faktoren den Torpor einleiten, liegt auch daran, dass das Phänomen unter Wissenschaftlern lange Zeit keinen guten Ruf genoss. So galt die Fähigkeit zum Torpor als rudimentäres Überbleibsel, als sogenannter Atavismus, den höher entwickelte Tierarten nicht aufwiesen. Erst seit bekannt ist, dass auch Fettschwanz- und Mausmakis auf Madagaskar in den Torpor fallen, hat die Forschung wieder an Schwung gewonnen.

Die Schlafstarre ist ein Schutz für Tiere – und Menschen?

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Makis auf Madagaskar sollen den Winterschlaf beherrschen. Das abgebildete Exemplar gehört zur neu entdeckten Affenart Microcebus ganzhorni. Forscher des Deutschen Primatenzentrums (DPZ) haben 2016 gleich drei neue Arten von Mausmakis auf Madagaskar beschrieben. Foto: Giuseppe Donati/Deutsches Primatenzentrum GmbH/dpa

Tierphysiologin Kathrin Dausmann ist es im Zuge ihrer Freilandforschung als Erster gelungen, Stoffwechselleistung und Körpertemperatur der madagassischen Makis im Torpor aufzuzeichnen. Schon Charles Darwin äußerte 1845 die Vermutung, dass diese Tiere zu Winterschlaf fähig sind. Doch erst mit Hilfe modernster Radiotracker, Mikrochips und Sendern konnte die Mutmaßung bestätigt werden. Makis sind Lemuren, die in die Ordnung der Primaten gehören. Auch der Mensch ist ein Primat. Im Gegensatz zu den Makis gehört Homo sapiens jedoch zur Unterordnung der Trockennasenprimaten, während die Lemuren zu den Feuchtnasenprimaten gehören. Eine gewisse genetische Nähe besteht dennoch. Kann der Mensch also unter bestimmten Bedingungen auch den Zustand des Torpor abrufen?

Den Neonatologen Dominik Singer erstaunt es immer wieder, wie ähnlich der Zustand des Fötus im Bauch dem des Torpors ähnelt. „Die Anpassungsmechanismen des Neugeborenen um die Geburt herum weisen verblüffende Parallelen mit dem Torpor auf“, sagt er. Ähnlich wie ein harter Winter stelle die Geburt eine kritische Phase im Leben eines Säugetiers dar. Deswegen sorge der Organismus für Schutzmechanismen. So sei der Stoffwechsel eines Fötus im Vergleich zu seiner Größe erstaunlich niedrig, ähnlich wie bei Tieren im Torpor. Auch heizt der Fötus nicht selbst und sorgt für seine Körperwärme, sondern wird von der Mutter bebrütet. Im Geburtskanal kann es bei Schwierigkeiten zudem zu einem Tauchreflex kommen. Das bedeutet, die Herzfrequenz verlangsamt sich und die Stoffwechselprozesse werden heruntergefahren. „Eine Geburt ist für einen Säugling praktisch wie das Erwachen aus dem Winterschlaf“, sagt Singer.

Raumfahrt und Medizin hätten Interesse am künstlichen Torpor

Die Frage treibt auch Forscher der US-Raumfahrtbehörde NASA um. So reizvoll erscheint der Raumfahrtbehörde der Torporzustand, dass sie ihn gerne selbst herbeiführen würde. Die Hoffnung: Der Stoffwechsel von Astronauten könnte herabgesenkt werden, um die Fahrt ins All zu verkürzen und sie psychologisch zu entlasten. Seit Jahren experimentiert die NASA mit Kühlkammern, um Menschen künstlich in den Torpor zu versetzen. Auch die Humanmedizin zeigt Interesse: Häufig kommt es bei Unfällen zu Sauerstoffengpässen. In einem torporähnlichen Zustand nähmen die Gehirne der Patienten keinen Schaden.

Auch wenn es so aussieht: Eisbären halten keinen Winterschlaf. Sie haben alle Pfoten voll zu tun, denn der Winter bietet beste Bedingungen für die Robbenjagd.
Foto: Daniel Naupold/dpa

Vom künstlichen Abkühlen des Menschen hält Gerhard Heldmaier nichts. Zu groß sei die Gefahr, dass es zu Herzkammerflimmern komme. Das Charakteristische am Torpor sei, dass der Organismus zuerst den Stoffwechsel herunterfahre und anschließend abkühle – nicht umgekehrt. Der Hypothermie genannte Unterkühlungszustand sollte also keinesfalls mit dem endogen herbeigeführten Torporzustand verwechselt werden. Um derlei Forschungssackgassen zu vermeiden, hat Heldmaier vor drei Jahren eine eigene Arbeitsgruppe bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA gegründet. Regelmäßig tauscht er sich mit Neurowissenschaftlern, Biologen und Humanmedizinern über neueste Erkenntnisse rund um den Torpor aus.

Wer schläft, vergisst nicht

Erst kürzlich konnte der Tierphysiologe einen Mythos über den Winterschlaf zerstreuen: die Vorstellung, dass die Tiere während des Torpor Gelerntes vergessen. Eine Kollegin habe dazu in einem Versuch Murmeltieren beigebracht, zehnmal durch eine Röhre zu rennen. Danach bekamen sie eine Banane. Nach dem Erwachen aus dem Winterschlaf spielte sie dasselbe Spiel mit den Murmeltieren. Das Ergebnis: Direkt nach dem Aufwachen im Frühling konnten die Tiere ihr antrainiertes Verhalten ohne Probleme abrufen. Alles andere wäre übertragen auf die Astronauten auch fatal: „Stellen Sie sich vor, die landen auf dem Mars und wissen nicht mehr, was sie dort wollen“, sagt Heldmaier und kichert.

Der Gedanke, Menschen in den Winterschlaf zu versetzen, ist faszinierend, doch bislang utopisch. Noch ist zu wenig bekannt über den Torpor. Er ist und bleibt erst mal ein Geheimnis. Ebenso wie das rätselhafte Überleben des Japaners Mitsutaka Uchikoshi.

Text: Nadine Zeller
Fotos: Fotolia (Andrea Izzotti, bilhagolan365-stock.adobe.com), dpa

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