Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.2.1. Анабиоз
Анабио́з (от греч. anabiosis – возвращение к жизни, оживление), обратимое состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ, развитие, размножение и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни (например, состояние сухих семян, мхов и лишайников, микробных культур, спор микроорганизмов) [82, 335]. Наблюдается при резком наступлении неблагоприятных условий и помогает живым организмам перенести сильный мороз или жару, высокое давление, глубокий вакуум, мощную радиацию, вибрации и т. п. но могут возобновить жизнедеятельность при улучшении условий.
Анабиоз в природе был открыт в 1701 году Антони ван Левенгуком. В 1891 году, немецкий ученый В. Прейер предложил называть обратимую остановку жизни термином «анабиоз» (от греческого ana – обратно и bios – жизнь), то есть возвращение к жизни, оживление. Это понятие охватывает следующие состояния: анабиоз при высушивании (с ним тесно связан осмотический анабиоз) и анабиоз при замерзании (криоанабиоз, от греческого kryos – холод).
Кроме А. Левенгука, наблюдавшего за микроскопическими червями – красными коловратками (Philodina roseola), существенный вклад в изучение анабиоза внесли английский натуралист и священник Дж.Т. Нидхем, изучая жизненный цикл пшеничной нематоды (Tylenchus tritici) (1743), и итальянский естествоиспытатель Л. Спалланцани, продолжавший наблюдения Левенгука за коловратками (1777). В 1900 году Макфедайн и Роуланд провели опыты по замораживанию различных бактерий – стафилококков, протея и других микроорганизмов при температуре –182 °С в течение 20 часов. В 1934 г. итальянский исследователь Монтероссо попытался систематизировать явления остановки и возвращения к жизни. Так под названием «анабиоз» он понимал угнетение жизни только в случае высыхания организмов, а для всех остальных явлений предложил новый термин – гипобиоз. Среди этой категории явлений Монтероссо выделял осмотический анабиоз, замораживание, зимнюю спячку, инцистирование, сон, высушивание тканей, оживление изолированных органов.
Из наших российских ученых в 1909 году П.В. Бутягин замораживал микроорганизмы и установил, что при температуре –20...–44 °С большинство из них сохраняет жизнеспособность в течение 3 месяцев.
Значительный вклад в изучение анабиоза внес российский ученый П.И. Бахметьев [22], первым начавший научно исследовать состояние организма насекомых при замораживании, с помощью собственноручно изготовленного электрического прибора (1899). В его опытах бабочки, охлажденные до –10 °С, при разогревании они оживали. В 1912 году ему удалось искусственно вызвать анабиоз у млекопитающего – летучей мыши, которую помещали в холодную камеру с температурой –22 °С. Спустя некоторое время тело летучей мыши становилось совершенно твердым и не подавало признаков жизни, а его температура была равна –4 °С. После извлечения из холодной камеры летучая мышь ожила. Позднее, российский ученый Н.И. Калабухов [134], повторив опыты Бахметьева, опроверг его утверждение о возможности оживления замерзшей мыши.
Российский зоолог П.Ю. Шмидт [335] выявлял два основных состояния анабиоза – анабиоз, наступающий при непосредственном высушивании живых организмов, и анабиоз при замерзании. С первым явлением тесно связан осмотический анабиоз – своеобразный процесс обезвоживания животных, обитающих в морской воде, а также летняя спячка животных, наступающая вследствие уменьшения содержания воды в организме, из-за усиленного испарения и недостатка воды в жарких пустынных областях. Другими словами, П.Ю. Шмидт [335]. под термином «анабиоз» понимал любое угнетенное состояние живых организмов под действием тех или иных неблагоприятных факторов среды. Такого же мнения придерживаются и некоторые другие ученые, в частности, В.И. Тельпухов и П.В. Щербаков [288], работающие над проблемой бессмертия человека в компании ORDO DEUS [208].
Состояние анабиоза характеризуется изменением содержания и состояния воды в организме, изменением структуры содержимого клеток, состояния ферментов и обмена веществ. Процесс перехода организмов к анабиозу характеризуется снижением интенсивности биохимических процессов. С общебиологической точки зрения анабиоз представляет собой приобретенное в ходе эволюции физиологическое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям [270].
Наиболее устойчивы к высушиванию, нагреванию, охлаждению спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту). У многоклеточных организмов угнетение жизнедеятельности и её почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития – семена, споры. Все высшие растения Севера – том числе деревья и кустарники, в зимнее время вступают в состояние анабиоза. Это позволяет им переносить очень низкие температуры, достигающие до –68 °С, наблюдаемые, в районе Полюса холода Северного полушария – в Верхоянске и Оймяконье [306].
Основным фактором длительности нахождения живого организма в состоянии анабиоза является степень обезвоживания организма – чем сильнее обезвоживание, тем более длительным может быть пребывание в состоянии анабиоза. Животные, впадающие в анабиоз, могут терять 1/2 и даже 3/4 заключённой в тканях воды. Анабиоз по сравнению с оцепенением и спячкой сопровождается более глубоким подавлением жизнедеятельности. По некоторым данным, при полном удалении свободной воды из клеток и межклеточного пространства, анабиоз может при положительных температурах хранения длиться несколько тысяч лет.
Погружение в анабиоз используется на практике, как способ длительного сохранения полезных организмов (например, сухих живых вакцин, культур бактерий, вирусов и клеток, спермы и яйцеклеток) или их частей (консервация тканей и органов для трансплантации) без потери жизнеспособности, предназначающихся для нужд медицины, сельского хозяйства и других целей. При сохранении микробов, высушенных вместе со специальной средой при низкой температуре и т. д.