5 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Известно, что большое число микроорганиз­мов, насекомых, мелких холоднокровных животных и представителей растительного мира, оказываясь в небла­гоприятных для них условиях жизни, могут впадать в состояние анабиоза. В этом состоянии «мнимой смерти», на грани жизни и смерти, этим организмам удается та­ким уникальным способом сохранить жизнь в течение суровых зим или в летние засухи и жару.

Анабиоз — явление, характерное не только для мик­роорганизмов. Оно определенным образом связано с пе­риодическим состоянием зимней спячки и у высокоорга­низованных животных. Известно, что в зимнюю спячку впадают многие животные с постоянной температурой тела (ежи, суслики, летучие мыши, сурки и др.), а так­же многие виды животных с непостоянной температурой тела (ящерицы, лягушки, змеи, черепахи и др.), которые проводят зиму, зарывшись в ил, грязь или в землю, спря­тавшись под опавшие листья, под кору деревьев и т. п. Там они находятся в неподвижном состоянии оцепене­ния, в условиях крайне пониженной жизнедеятельности.

Когда в 1705 г. знаменитый голландский ученый-са­моучка Антони ван Левенгук случайно поместил под сконструированный им микроскоп высушенный песок, взятый из желоба около водосточной трубы на крыше его дома, он с удивлением заметил, что, после того как пе­сок был увлажнен, произошло нечто необычайное — вы­сохшие в нем микроорганизмы, выглядевшие погибши­ми, начали двигаться, то есть «оживали». Это были не­видимые простым глазом микроскопические черви — красные коловратки (Philodina roseola).

Чтобы удостовериться в том, что эти микроорганизмы действительно находятся в песке, Левенгук в последую­щих опытах доливал только кипяченую воду. А чтобы убедиться в том, что коловратки могут «воскресать» по­сле длительного периода времени, он сохранял горсть песка, взятого из желоба крыши, в течение 21 месяца в сухом месте. После того как этот песок смочили водой, коловратки снова ожили. Изучая биологическое состоя­ние высушенных и увлажненных коловраток, Левенгук пришел к выводу, что они обладают большой устойчи­востью к высыханию.

Левенгук считал, что коловратки защищены оболоч­кой, которая не позволяет влаге полностью испариться из их организма. Он не допускал возможности сохране­ния жизни у существа, полностью утратившего влагу своего тела. Изобилие организмов во временно образо­вавшихся лужах он тоже объяснял их свойством оста­ваться живыми, хотя и высушенными в тине пересохшей лужи.

В 1743 г. английский ученый Нидхем наблюдал по­добное же странное явление в зернах пшеницы, заражен­ных пшеничной нематодой — Tylenchus tritici — мелким круглым червем. Его личинки оказались способны сохра­няться более двух лет в так называемых галлах даже в высушенных зернах пшеницы. Попав вместе с зернами в почву, галлы впитывали влагу, при этом личинки пше­ничных нематод восстанавливали свою жизнедеятель­ность и выходили в почву. После того как пшеница выко­лосится, личинки добираются до цветочных почек, где и наступает их половая зрелость. Самки откладывают яй­ца, снова вылупляются личинки, и весь цикл повторяет­ся. Заболевание, вызываемое пшеничной нематодой, было известно, хотя его причины оставались неразгаданными. Чтобы выяснить их, Нидхем взял темно-коричневые зер­на из зараженного колоса, размолол их и положил под микроскоп. В поле зрения он наблюдал неподвижных личинок, которые оживали после того, как их смачивали каплей воды. Нидхем сохранял личинок восемь недель живыми в воде, после чего снова их высушил. Поместив их через некоторое время в воду, он снова их оживил. Эти опыты повторялись неоднократно, но результат был один и тот же. Больше того, после двухгодичного хране­ния в сухом состоянии личинки снова «оживали». Нид­хем считал, что личинки погибают при высыхании, а при увлажнении снова оживают. Позже он пришел к выво­ду, что высушенные пшеничные нематоды обладают особенной жизнестойкостью, отличающейся от нормальной. Помещенные в воду, эти организмы могли перейти в со­стояние нормальной жизни.

В 1777 г. итальянский ученый аббат Ладзаро Спал-ланцани (получивший впоследствии всемирную извест­ность благодаря своим знаменитым опытам по изучению способности летучих мышей ориентироваться в прост­ранстве) подтвердил наблюдения Левенгука. Спаллан-цани исследовал возможность оживления высушенных красных коловраток филодиний после их пребывания в условиях высокой (+49°С) и низкой (—21°С) темпера­тур, установив при этом, что они переносят ее и оживают сразу же после создания для них благоприятных условий. Опыты с активными коловратками показали, что они по­гибают уже при температуре 35—36°С.

При изучении коловраток филодиний в песке, взятом из желоба на крыше, Спалланцани обнаружил после его увлажнения новое водное шестиногое животное микро­скопических размеров, которое назвал Tardigrada (по-лат. — «тихоходка»), поскольку его движения были очень медленны. Это название обнаруженных пресновод­ных обитателей мхов и лишайников сохранилось в науке и до сих пор.

При изучении биологических особенностей тихоходок Спалланцани установил, что и они, как и коловратки, способны переносить высушивание и оживать после того, как их увлажнят. Его наблюдения показали, что при вы­сушивании жизнедеятельность тихоходок постепенно пре­кращалась, ножки втягивались в тело, объем уменьшал­ся, и они превращались в шарики. Процесс их оживления после добавления воды проходил тоже постепенно — те­ло, впитав влагу, приобретало свой первоначальный объ­ем, жизненные функции восстанавливались, и животные становились подвижными. Устойчивость тихоходок к вы­сокой и низкой температуре оказалась такой же высокой, как и у коловраток. Спалланцани установил, что даже после одиннадцатикратного высушивания некоторые из них оживали.

Интересно, что еще на заре возникновения микробио­логии — науки о микроорганизмах, которые нельзя на­блюдать невооруженным глазом, пионеры микробиоло­гической науки заметили, что огромная устойчивость этих организмов к высыханию связана не только с биологическими особенностями их строения, но и со свой­ствами той среды, в которой они находятся в высушенном виде.

Так оформились три точки зрения на причины устой­чивости организмов к высушиванию: Левенгук считал, что коловратки защищены своей оболочкой, не позволяю­щей влаге полностью испариться. Он не допускал воз­можности сохранения жизни у существ, которые пол­ностью потеряли влагу при высыхании. Нидхем же счи­тал, что высохшие коловратки сохраняют жизнь, проте­кающую по законам какого-то особого тайного способа жить без наличия в их организме воды и без кислорода, содержащегося в воздухе. Точка зрения Спалланцани сводилась к тому, что жизнь коловраток, тихоходок (группа организмов, к которым относится и открытый им же Macrobiotus) и нематод пшеницы при высушивании прекращается, но после добавления воды снова возника­ет, и организмы как бы воскресают.

Несмотря на то что взгляды Нидхема и Спалланцани страдали метафизичностью, все же их исследования сыграли важную роль в изучении явлений, связанных с жизнью и смертью этих микроскопических организмов.

Эти интресные явления привлекли к себе внимание многих исследователей. Были предприняты многочислен­ные попытки выяснить их сущность. Так, в 1842 г. фран­цузский ученый Дуайер подтвердил наблюдения Спал­ланцани о необычайной способности тихоходок сопротив­ляться высушиванию, а Давен в 1859 г. тщательно изу­чил нашумевший вопрос об оживлении личинок пшенич­ных нематод, сохранявшихся годами в зернах пшеницы. В то же время М. Гаварре после многочисленных опытов подтвердил необычайную устойчивость коловраток, ти­хоходок и пшеничных нематод к высушиванию в естест­венных условиях, так же как и при экспериментальном простом высушивании и при высушивании в условиях ва­куума над серной кислотой, что приводило к быстрому поглощению влаги. М. Гаварре установил, что после высушивания эти микроорганизмы выдерживают нагре­вание до 110°С и, погруженные в воду, снова оживают.

В качестве оппонента всех этих исследований высту­пил французский ученый Феликс Пуше, который на ос­нове своих опытов и наблюдений придерживался той точ­ки зрения, что при полном высыхании коловраток и тихоходок они не могут оживать после добавления воды и что их жизнь не может быть восстановлена после воз­действия кипящей водой.

В 1859—1860 гг. возник спор по вопросу об оживле­нии этих организмов между французскими учеными Фе­ликсом Пуше и Дуайером.

Пуше не отрицал мнения Дуайера, Давена, Гаварре, утверждавших, что некоторые высушенные организмы могут оживать, но считал, что в этих случаях не было полного высыхания. По его мнению, полностью высушен­ные коловратки, тихоходки и нематоды, живущие во мхах, были не в состоянии оживать. Свои взгляды он то­же подкреплял опытами. Разрешением спора занялось Парижское биологическое общество. Оно создало спе­циальную комиссию из видных ученых во главе с Броком, которой предстояло разрешить этот спор. Комис­сия проверила опыты Дуайера и Пуше и поставила свои опыты, с помощью которых доказала, что в условиях ва­куума организмы могут быть полностью высушены и вы­держать потом пятиминутное нагревание до 100°С и при этом сохраняли способность оживать после добавления воды.

Комиссия повторила опыты Пуше по высушиванию коловраток на стекле под воздействием солнечных лучей и других атмосферных воздействий на протяжении трех месяцев. Результаты показали, что коловратки после до­бавления воды действительно не оживали. Однако ко­миссия отметила, что их гибель во время этих опытов наступила не в результате высыхания, а в связи с неус­тойчивым воздействием внешних условий, в которых они находились во время проведения опытов. Таким образом, возражения Пуше не подтвердились, и вывод о необычай­ной устойчивости коловраток, тихоходок и нематод к полному высушиванию и воздействию в таком состоянии высоких температур больше не встречал возражений. В конечном счете комиссия выступила в защиту привер­женцев Дуайера.

Несмотря на это, энтузиазм Феликса Пуше нисколь­ко не остыл, и в 1866 г. он провел новые интересные экс­перименты по изучению воздействия низких (—17°С и —20°С) температур на различные виды рыб, моллюсков, инфузорий и бактерий и установил, что холод действует на них пагубно (за исключением бактерий).

Против его утверждения на сей раз выступил Пикте, который выдвинул следующую точку зрения: некоторые животные с непостоянной температурой тела могут ожи­вать после полного их замораживания. Он провел опыты с замораживанием бактерий и их спор, диатомовых водо­рослей, коловраток и других мелких организмов в ре­зультате их охлаждения до температуры — 200°С и уста­новил, что после размораживания они продолжали жить. Пикте поддержал предположение, что чем примитивнее организм, тем легче он переносит воздействие низких температур.

Все большее внимание многих естествоиспытателей было привлечено к этому интересному и необъяснимому в то время явлению «воскресения» животных и расти­тельных организмов, которые подвергались высушиванию или замораживанию. Но это явление все еще не имело наименования. В 1873 г. немецкий ученый Вильгельм Прайер предложил обозначить его термином «анабиоз». Так он называл все случаи безжизненного состояния ор­ганизмов, при которых они не теряли жизнеспособности. А само состояние, в которое впадали коловратки, тихо­ходки и пшеничные нематоды,— именно над ними он про­водил свои опыты, — Прайер предложил называть ана­биотическим.

В 1883 г. немецкий исследователь Е. А. Шульц сери­ей точных экспериментов доказал, что в живущих во мхах микроскопических организмах, названных им макробиотусами (Macrobiotus huffelandii), при высыхании прекращается всякая жизнедеятельность, возобновляю­щаяся после добавления воды.

Некоторые экземпляры удалось оживить даже после их пребывания в высушенном состоянии в течение четы­рех лет.

Проблема анабиоза стала рассматриваться на строго научной основе лишь в начале XX в. Тот факт, что неко­торые организмы могут высыхать, а затем оживать сно­ва, стал уже широко известен. Что же, однако, происхо­дило с высыхающим организмом? Действительно ли в нем прекращалась жизнедеятельность или только силь­но затормаживалась? Какие виды животных и расти­тельных организмов могут впадать в анабиоз?

В XX в. содержание понятия «жизнь» стало более оп­ределенным. Жизнь — это обмен веществ между высокоорганизованной живой материей и окружающей средой. Действительно ли этот обмен веществ прекращается при высыхании организмов? Может ли он полностью прекра­титься и затем снова восстановиться?

Бесспорно, что на эти вопросы ученые могли отве­тить лишь после углубленных исследований.

Значительный вклад в разъяснение проблемы ана­биоза внес крупный русский ученый профессор Порфи-рий Иванович Бахметьев, проводивший все свои иссле­дования в Болгарии, что делает честь болгарской науке и вызывает нашу законную гордость. На научных пуб­ликациях П. И. Бахметьева, независимо от того, на ка­ком языке они были напечатаны, всегда указывался адрес: Софийский университет — Болгария. Таким обра­зом П. И. Бахметьев утвердил за границей имя и авто­ритет болгарской научной мысли.

П. И. Бахметьев родился в русском селе Лопуховка Саратовской губернии, в 1860 г., в семье крепостного крестьянина. После окончания гимназии в Саратове лю­бознательный юноша отправился в Швейцарию и полу­чил физическое образование в Цюрихском университете. Так как он проявил себя как талантливый физик, его сразу же сделали ассистентом, а вскоре и приват-доцен­том. В 1890 г. ему предложили возглавить кафедру фи­зики на основанных в 1884 г. Высших педагогических курсах в Софии, переименованных в 1894 г. в Высшее училище, а в 1904 г.— в Софийский государственный уни­верситет. На это предложение молодой ученый отозвался с готовностью и стал в Болгарии первым профессором физики. Но его интересы не ограничивались только этим предметом. Большую часть своей научно-исследова­тельской деятельности он посвятил биофизике и би­ологии.

С помощью собственноручно изготовленного электри­ческого прибора (термопара в виде иглы, соединенная с гальванометром) Бахметьев проводил опыты по изуче­нию температуры насекомых в связи с внешними усло­виями, состоянием покоя и анабиоза. Этот прибор он на­звал «электрический термометр» (обыкновенным термо­метром невозможно измерять температуру насекомого). Результаты этих исследований были опубликованы в 1899 г.

Наибольшую известность среди биологов П. И. Бахметьев снискал своими работами о «мнимой смерти», т.е. об анабиозе насекомых при замораживании. Этому он посвятил значительную часть своего времени и вел со многими биологами оживленные дискуссии. В анабиозе П. И. Бахметьев видел возможность продления челове­ческой жизни. Этой проблеме он посвятил свыше 25 на­учных публикаций. Бахметьев искал закономерности в реакции жидкостей тела на перемену температуры и в отражении этой перемены на состоянии и жизнеспособ­ности всего организма. По этим вопросам он прочел мно­го лекций, которые вызвали большой интерес в Болга­рии и других странах.

П. И. Бахметьев первым начал строго научно изу­чать состояние организма насекомых при заморажива­нии. С помощью своего уникального электрического тер­мометра он определял температуру тела насекомых, по­мещенных в холодную камеру с температурой от —12 до —22°. Бахметьев впервые выявил интересное состояние насекомых при замораживании. Температура тела бабоч­ки, помещенной в холодную камеру, сначала постепенно понижалась до — 10°С, потом начинала быстро повы­шаться до —1,5°С, после чего снова постепенно понижа­лась до — 10°С. Это необычайное явление П. И. Бах­метьев назвал температурным скачком.

В чем заключалась суть дела? При понижении тем­пературы до —10°С жидкости тела насекомых пре­вращались в кристаллы, причем у замораживаемых ор­ганизмов выделялась скрытая теплота. Вследствие этого температура их тела повышалась до такой температуры, при которой жидкости замерзают без предварительного переохлаждения. Эта температура обычно удерживается ниже 0°, потому что в жидкостях тела содержатся раст­воренные соли. Температура эта настолько ниже 0°, на­сколько выше концентрация раствора. Так объясняется это необычайное явление, называемое П. И. Бахметье­вым температурным скачком.

Изучая явления переохлаждения, а затем постепен­ного замораживания жидкостей тела бабочек, П. И. Бах­метьев установил, что вскоре после «температурного скачка» насекомое могло ожить, если его извлечь из хо­лодной камеры, несмотря на то что оно уже было замо­рожено, находилось в затвердевшем состоянии и выгля­дело мертвым. Это привело П. И. Бахметьева к мысли, что в таких условиях в природе насекомые находятся в состоянии анабиоза. В подобном состоянии их нельзя считать живыми, поскольку процессы обмена веществ в их замерзшем теле почти прекратились, но они не умер­ли, так как если их согреть, то они снова оживают.

Позже, в 1912 г., П. И. Бахметьев продолжил свои исследования анабиоза, но на этот раз у млекопитающих. В качестве экспериментальной модели он избрал лету­чую мышь, которая впадает в зимнюю спячку. Первый опыт был проведен в феврале того же года. Летучую мышь перевязали тюлем, поместили в небольшую банку, чтобы она могла двигаться, в задний проход вставили термометр и поместили банку в холодную камеру при температуре —22°С. Начались наблюдения. Температу­ру летучей мыши записывали каждую минуту. В начале опыта (в 1 ч 56 мин ночи) ее температура была +26,4оС (в комнате +12°С), через две минуты температура стала +23°С и потом начала быстро понижаться. К 2 ч 26 мин она достигла 0°С. Потом температура опустилась ниже 0°С и медленно понижалась. За 18 мин она снизи­лась от 0 до —2,5°С, но затем продолжала падать быст­рее. Когда тело летучей мыши охладилось до —4°С, П. И. Бахметьев вынул ее из холодной камеры. Тело ока­залось совершенно твердым и не подавало никаких при­знаков жизни. При дуновении сверху на крыльях образо­вался иней. Постепенно крылья начали как бы отмокать и появились дыхательные движения. Летучая мышь ожи­ла и прожила в доме ученого еще несколько недель, по­сле чего умерла.

После этого опыта П. И. Бахметьев провел еще не­сколько экспериментов с летучими мышами, оказавшими­ся очень подходящим объектом, так как температура их тела и в природных условиях изменяется в широком диа­пазоне. Он был убежден, что подобным образом может добиться анабиотического состояния и у других видов млекопитающих, обладающих более совершенным физио­логическим механизмом регулирования своей температу­ры тела. Известно, что у млекопитающих, которые не впадают в зимнюю спячку, температура тела даже после искусственного охлаждения не может сильно понижать­ся. П. И. Бахметьев, однако, возлагал надежды на от­крытие французского физиолога Дюбуа, который нашел способ частичного превращения млекопитающих из животных с постоянной температурой в животных с пере­менной температурой тела после вдыхания кислорода и углекислого газа. Дюбуа исходил из того обстоятельства, что во время зимней спячки в крови у спящих животных повышается содержание углекислого газа. Он давал кро­ликам (они не впадают в зимнюю спячку) вдыхать угле­кислый газ, смешанный с кислородом, и кролики впада­ли в продолжительный сон, как только температура их тела понижалась до +7°С.

П. И. Бахметьев мечтал добиться анабиотического состояния у высших млекопитающих — людей.

К сожалению, в 1907 г. между Бахметьевым и дру­гими профессорами и управой Софийского университе­та возникли разногласия и его вместе с многими други­ми преподавателями уволили; при этом П. И. Бахметье­ву пришлось продолжать свою работу, испытывая зна­чительные материальные затруднения. Благодаря его огромной известности во всем мире в 1913 г. П. И. Бах­метьев был приглашен на работу в Россию, где ему пре­доставили средства для создания института при Москов­ском университете для изучения явления анабиоза. В мар­те 1913 г. П. И. Бахметьев прибыл в Одессу, а оттуда в Москву. Он предпринял поездку по многим русским го­родам, читал лекции по интересующим его проблемам, и прежде всего по проблеме анабиоза. К сожалению, здо­ровье этого крупного ученого уже было серьезно подор­вано. В октябре 1913 г. П. И. Бахметьев, считавший Болгарию своей второй родиной, умер, прожив лишь пол­года в родной стране.

Работы П. И. Бахметьева по проблемам анабиоза, обобщенные в нескольких значительных трудах, приоб­рели широкую популярность; один из них был опублико­ван в «Известиях Российской Академии наук» в 1902 г.

Еще в тот период, когда П. И. Бахметьев активно работал над проблемами анабиоза у насекомых, Макфедайн и Роуланд (1900 г.) провели опыты по воздействию низких температур на культуры тифозных и кишечных бактерий, дифтерийных палочек, бацилл сибирской яз­вы, образующих споры вибрионов азиатской холеры, ста­филококков, протея, молочнокислых бактерий и других микроорганизмов. Культуры микробов, выращенных в твердой и жидкой среде, выдерживали 20 ч при темпе­ратуре — 182°С, после чего их размораживали и исследовали. Было установлено, что ни одна микробная куль­тура не потеряла своей первоначальной вирулентности, т. е. при таком воздействии на микроорганизмы сверх­низких температур они не погибали, а впадали в ана­биотическое состояние. Больше того, опыты показали, что даже при температуре —252°С получаются те же резуль­таты.

В 1909 г. русский ученый П. В. Бутягин заморажи­вал при температуре от —20 до —44°С микроорганизмы, вызывающие болезни у человека, и установил, что боль­шинство из них сохраняет жизнеспособность в течение 3 месяцев.

В том же году Джекобе установил, что «воскреше­ние» коловраток зависит от ряда факторов. Он выска­зал предположение, что при полном высыхании коло­вратки не оживают. В тех случаях, когда они оживали, в их теле сохранялись остатки влаги, и жизненные про­цессы продолжались, хотя и весьма замедленно. Подоб­ное состояние коловраток граничило с полным отсутстви­ем жизни.

Интересное сообщение сделали в 1911 — 1912 гг. рус­ские ученые В. Л. Омельянский и Б. Л. Исаченко. Они обнаружили вполне жизнеспособные микроорганизмы в замерзшей почве в зоне вечной мерзлоты.

В 1915 г. немецкий ученый Э. А. Шульц исследовал коловраток, тихоходок и нематод, высушенных на пред­метном стекле. При добавлении воды они быстро восста­навливали свою жизнедеятельность. Ученый установил, что процессы, связанные с питанием и размножением коловраток, при высушивании приостанавливаются. При гистологическом исследовании в их органах не были об­наружены изменения, а яйцеклетки находились в состоя­нии покоя. Исследователь сделал заключение, что жизнь коловраток может быть искусственно приостановлена и в любое время восстановлена.

Чтобы проверить, сохраняются ли процессы дыхания, высушенных коловраток, тихоходок и нематод подверга­ли воздействию низких температур при —253°С в течение 14 дней и при этом установили, что они снова оживают. Эти опыты подтвердили исключительную устойчивость перечисленных организмов, обитателей мхов и лишайни­ков, не только к высушиванию, но и к воздействию на них очень низких температур, при которых процессы жизне­деятельности (включая и дыхание) невозможны’.

В 1922 г. русский исследователь В. В. Ефимов, изучая переохлаждение и замораживание инфузорий, пришел к важному выводу, что причиной их гибели при заморажи­вании является образование кристалликов льда в цито­плазме клетки и в коллоидной оболочке. Процесс замо­раживания фактически обусловил обезвоживание кле­ток, так как вода переходила в твердое состояние. По­этому замерзание представляется своего рода высушива­нием клеток организмов вследствие образования в них кристалликов льда.

В 1922 г. крупный специалист по анабиозу — русский ученый П. Ю. Шмидт высушивал животных на покров­ных стеклах на воздухе, после чего помещал их в про­бирку с хлористым кальцием для полного высушивания. После этого коловраток переносили в пробирки с натри­ем. С помощью вакуумного насоса ученый выкачивал воздух до 0,2 мм ртутного столба и запечатывал пробир­ку. Высушенных таким способом коловраток он сохранял в течение трех месяцев, и после добавления воды часть из них оживала. В результате научно обоснованных ори­гинальных опытов Шмидту окончательно стало ясно, что коловратки, тихоходки и нематоды при высушивании со­храняют свою жизнеспособность, т. е. находятся в состоя­нии анабиоза. При этом они теряют свой первоначаль­ный вид и превращаются в маленькие шарики.

В период с 1923 по 1926 г. австрийский ученый Г. Рам исследовал устойчивость коловраток, тихоходок и нема­тод к высыханию и низким температурам и установил, что эти организмы впадают в анабиотическое состояние не только при высушивании, но и при замерзании. Он помещал в трубочки высушенный на воздухе мох, содер­жавший коловратки, тихоходки и нематоды, выкачивал воздух с помощью вакуумного насоса и наполнял чистым азотом, водородом или гелием, запаивал их и сохранял в течение целого года. Когда после этого он извлек мох и смочил его, организмы в большинстве своем ожили. Чтобы доказать, что жизненные процессы в этих орга­низмах полностью прекращаются, Г. Рам помещал высу­шенный мох на 20 месяцев в жидкий воздух при темпе­ратуре —190°С или в жидкий гелий после постепенного охлаждения мха в течение 7 ч при температуре между —269 и 271,88°С. Через 10 дней он погрузил мох в воду, примерно через полтора часа находившиеся в нем коло­вратки, тихоходки и нематоды ожили.

Приблизительно в то же время французский ученый Поль Беккерель высушил семена различных растений (клевера, лютика, льна и др.) в вакууме при 40°С, за­паял их в стеклянные пробирки, из которых выкачал воз­дух с помощью вакуумного насоса, и сохранял их в те­чение 4 месяцев, после чего поместил на 10 ч в жидкий гелий при температуре —269°С. Когда позже семена бы­ли посеяны, они взошли даже лучше, чем контрольные семена, хранившиеся в обычных условиях. Этот факт, объяснялся тем, что обычные семена хотя и очень слабо, но все же дышали, и связанные с дыханием процессы постепенно разрушали цитоплазму. Позже (1930— 1936 гг.) Беккерель провел эксперименты со спорами па­поротниковых и мхов. После того как их определенное время продержали при температуре —271°С, они прорас­тали и давали нормальные растения. Точно такими же устойчивыми оказались цветочная пыльца табака и рас­тения львиный зев. После высушивания в течение 2 ме­сяцев пыльца была подвергнута воздействию темпера­туры от —269 до —271°С. Часть высушенной пыльцы исследователь сохранял в течение 5 месяцев в запаянных стеклянных пробирках. Пыльца прорастала, как только ее опускали в сахарный раствор, в то время как сохра­нявшаяся в течение такого же периода времени в обыч­ных условиях пыльца погибала.

В 1928 г. советский ученый Н. Л. Сахаров, выясняя устойчивость гусениц озимой совки (Agrotis segetum) к холоду, пришел к выводу, что при температуре от —4° до —6°С не всегда наступает замораживание. Гусеницы обладали свойством не замерзать даже при температуре — 11°С, если в их организме содержалось более 2,5% жиров и не меньше 11% воды, содержащихся при нор­мальном состоянии.

Большой вклад в выяснение вопросов анабиоза у рас­тений и причин их гибели внес советский ученый Н. А. Максимов, который в 1929 г. исследовал устойчивость растений к холоду. Он доказал, что гибель замерзших растений происходит не в период их переохлаждения, а после того как внутри них появляются кристаллики льда.

В природе многие обитатели замерзающих зимой водоемов вмерзают в лед. Весной после таяния льдов большая часть этих организмов оживает. В 1930 г., взяв пробу льда одного из подмосковных озер, советский уче­ный Н. В. Болдырев сумел после размораживания обна­ружить 117 видов различных животных и растительных организмов. В числе этих видов ледовой фауны были главным образом представители пресноводных животных (коловратки, инфузории, ракообразные, моллюски, не­матоды, ресничные черви и др.). После размораживания все эти животные очень быстро оживали. Так, например, коловратки и инфузории оживали буквально через не­сколько минут. В течение суток из 18 видов одноклеточ­ных организмов оживали 13 видов, а из 14 видов коло­враток оживали 9 видов.

Одним из видных исследователей в области анабиоза является советский ученый Н. И. Калабухов, который в 1933 г. в результате тщательно проведенных эксперимен­тов сумел внести коррективы в некоторые неправильные выводы ученых, ранее изучавших анабиоз. Так, напри­мер, П. И. Бахметьев считал, что пчелы могут быть до­ведены зимой до состояния анабиоза путем заморажива­ния. Н. И. Калабухов установил, что это невозможно, так как пчелы погибали уже при температуре чуть выше 0°С в связи с нарушением процесса питания. При таких температурах сахар не мог всасываться через стенки пищеварительного канала, и пчелы умирали от голода.

Н. И. Калабухов провел опыты и с более высокоор­ганизованными животными — млекопитающими. Он по­вторил опыты П. И. Бахметьева с замораживанием лету­чих мышей и опроверг его утверждение, что этих млеко­питающих можно полностью заморозить и затем снова оживить. Это могло произойти только в начальном пе­риоде замораживания, когда замерзали лишь конечнос­ти и поверхностные ткани тела. Но как только начинали образовываться кристаллики льда во внутренностях те­ла, в легких, в кровеносных сосудах и сердце — живот­ные погибали.

Советский ученый П. Н. Каптарев в 1936 г. сообщил, что при исследовании проб почвы в зоне вечной мерз­лоты он сумел выделить значительное количество орга­низмов (водорослей и спороносных микроорганизмов) и этим подтвердил проведенные до него исследования Омельянского и Исаченко.

Интересные исследования начал в 1938 г. американ­ский биолог профессор Б. Лайет, который позже объеди­нил свои усилия с другим ученым П. Гихеньо. Оба ис­следовали воздействие низких и сверхнизких температур на живые организмы, контролируя скорость их охлажде­ния. Сущность решаемой ими проблемы заключается в следующем. Известно, что существуют три агрегатных состояния тела — газообразное, жидкое и твердое. Твер­дое состояние, в свою очередь, разделяется на два со­стояния — кристаллическое и аморфное (стеклообраз­ное). При переходе некоторых веществ из жидкого в твердое состояние их молекулы располагаются в строго определенном положении, образуя правильную геомет­рическую форму. Этот процесс называется кристаллиза­цией. Молекулы некоторых веществ в процессе перехода из жидкого в твердое состояние не выстраиваются пра­вильно, а сохраняют такое же хаотическое положение, в каком они пребывали в жидком состоянии. Такую струк­туру имеет, например, обыкновенное стекло. Если охлаж­дение провести с большой скоростью (мгновенно), мно­гие вещества могут вместо кристаллического перейти в аморфное состояние, причем их молекулы не будут иметь времени для того, чтобы разместиться в определенном порядке. Этот процесс затвердения в отличие от крис­таллизации называется витрификацией. В определенных условиях аморфные вещества постепенно могут начать кристаллизоваться, что внешне выражается в их помут­нении. Этот процесс называется девитрификацией. Он происходит всегда, когда аморфная масса медленно на­гревается. Чтобы она перешла прямо из аморфного в жидкое состояние, нагревание необходимо проводить с очень большой скоростью. Оба ученых доказали, что при быстром охлаждении, при котором температура охлаж­даемого тела снижается на сотни градусов в секунду, во­да тоже может превратиться в аморфную массу, так и не образовав кристаллов. Они установили, что замерзающие живые организмы погибают вследствие медленного охлаждения, при котором в их телах образуются крис­таллики льда. По этой причине разрушается цитоплаз­ма. Если вода превратится в аморфную массу — такого разрушения не произойдет. После быстрого нагревания, проведенного так, чтобы не дать возможности воде крис­таллизоваться, организмы’ снова оживают. Однако это было сложной задачей из-за высокой скорости кристал­лизации. Вот почему необходимым условием стало тре­бование, чтобы толщина живых объектов не превышала 0,3 мм, причем содержание в них воды должно состав­лять не более 50%. При более высоком содержании воды толщина объектов должна быть еще уменьшена. В боль­шинстве проведенных опытов объектами служили или одноклеточные организмы, или тонкие листья растений. Культуры из одноклеточных организмов наносили тон­ким слоем на поверхность пластинки слюды толщиной 0,01 мм. Пластинку погружали в жидкий воздух, где мик­роорганизмы мгновенно замерзали. Размораживание осуществляли, перенося объекты в нагретый до 40°С изопентан (жидкость, которая не смешивается с водой). При проведении некоторых опытов применялась нагре­тая ртуть, а при опытах с листьями растений и вода. Иногда объекты погружали даже в кипящую воду на 0,2 с, после чего немедленно переносили в холодную воду.

Весьма подходящий объект для опытов был найден американскими исследователями братьями А. и С. Гётцами в 1938 г. Они использовали обыкновенные дрожжи. С помощью кольца из платиновой проволоки они отде­ляли тонкую пленку с культурой дрожжей, при этом объект оказался достаточно тонким, чтобы его можно было охладить с большой скоростью. Погрузив пробу в изопентан при температуре — 190°С, ее переносили в бензиловый эфир, подогретый до комнатной температуры. Таким образом осуществлялось быстрое разморажива­ние. Затем к культуре добавляли каплю водного раство­ра красителя (метиленового синего), который окрашивал только мертвые дрожжи. Применяя такой способ, можно было под микроскопом пересчитать погибшие клетки, а их оказалось тем больше, чем медленнее проводилось замораживание и последующее размораживание. Это объясняется увеличением возможности кристаллизации воды в клетке. Время, которое дрожжи находились в замороженном состоянии, не оказывало влияния. При одних и тех же условиях замораживания и оттаивания количество погибших клеток и после сточасового, и после пятиминутного замораживания было одно и то же. При самых благоприятных обстоятельствах количество ожи­вающих клеток достигало 20%. Разумеется, в природе такое быстрое охлаждение невозможно. Там всякое охлаждение сопровождается образованием льдинок в теле организма.

В 1940 г. советский ученый А. Е. Крисе обнаружил спороносные и неспороносные микроорганизмы только на поверхности замерзшего слоя почвы.

В более поздних исследованиях (1948 г.) известный советский ученый П. Ю. Шмидт снова изучал анабиоти­ческое состояние при замораживании насекомых и неко­торых животных с постоянной температурой тела. Он пришел к заключению, что в первый период после фазы переохлаждения не наступает полное замерзание орга­низма, а начинают только появляться кристаллы в жид­костях и клетках организма. Следовательно, и анабиоз возможен только при условии, которое исключает пол­ное замерзание всех клеток.

Позже, в 1949 г., А. Крисе вместе со своим соотечест­венником Т. Граве сообщил об исследованиях проб льда, полученных из зоны вечной мерзлоты, в результате кото­рых установлено, что эти пробы не содержали микроор­ганизмов. По мнению исследователей, для окончательно­го выяснения вопроса о наличии микробов, находящих­ся в состоянии анабиоза в почве зон вечной мерзлоты, необходимы дополнительные опыты.

В 1947 г. советский ученый А. В. Каляев, соблюдая все правила асептики, исследовал ряд проб почвы, взя­тых в зонах вечной мерзлоты. Он установил, что пробы, полученные с больших глубин, содержали только споро­носные микробы, а те, которые были взяты с более по­верхностного слоя,— и неспороносные микробы. Исследо­вания А. В. Каляева окончательно доказали, что микро­организмы могут продолжительное время сохраняться в почве зоны вечной мерзлоты в анабиотическом состоя­нии.

Советский ученый Э. Я. Граевский за период с 1946 по 1948 г. подверг воздействию сверхнизких температур (—172°С) животные и растительные объекты, такие, как амебы, сперматозоиды (лягушек, крыс и собак), а также чешуйки лука и культуры микробов. Исследователь уста­новил, что после воздействия низких температур спер­матозоиды лягушек, чешуйки лука и культуры микробов сохраняли свою жизнеспособность. При очень низких температурах в клетках не образовывались кристаллы, так как их цитоплазма тотчас же переходила в аморф­ное состояние, минуя фазу кристаллизации благодаря мгновенному воздействию холода.

Интересные исследования над насекомыми при воз­действии низких температур провел в 1955 г. советский ученый Л. К. Лозина-Лозинский. Проделанные им опыты показали, что при температуре —4,5°С далеко не все жидкости тела насекомых затвердевают. Кроме того, не­которые, хотя и очень слабые, процессы обмена веществ продолжают осуществляться даже и при более низких температурах. До этого почти все исследователи утверж­дали, что организм насекомых не способен выдержать полного замораживания, чтобы затем снова вернуться к жизни. Это объясняли его сравнительно сложным уст­ройством. Опыты Л. К. Лозина-Лозинского доказали, од­нако, что даже и среди таких сложно устроенных орга­низмов, как насекомые, возможны исключения. Он ис­следовал гусеницы кукурузной моли. Они оказались весь­ма устойчивыми по отношению к низким температурам. Эти гусеницы проводят зиму в полом стебле кукурузы и в естественных условиях могут выдерживать очень низ­кие температуры. Ученый поместил гусениц в сосуд с твердой углекислотой при температуре —80°С. Уже через 20 мин температура гусениц достигла—78,5°С, они стали совсем твердыми и, падая сверху в фарфоровую чашку, издавали звон, как будто превратились в стеклянные ша­рики. После того как охлаждение было прекращено, гу­сениц положили на вату и начали постепенно обогревать. 50% из них ожили. В другом опыте гусеницы находились несколько дней при температуре —30°С, а затем одни сутки при температуре —80°С. Часть из них тоже ожи­ла. При таких низких температурах можно считать, что вся свободная вода в теле животных превратилась в лед. Едва ли можно предположить, что в них происходили ка­кие-нибудь процессы обмена веществ. Однако этот во­прос нельзя считать вполне решенным, так как опытным путем было установлено, что у морозоустойчивых насе­комых даже при температуре —20°С совершается какой-то, хотя и очень слабый, газообмен.

Как видно из приведенного исторического обзора, изучение этого интересного биологического явления за­нимало умы многих ученых начиная с начала XVIII в. и до наших дней.

Сегодня известно, что многие растительные и живот­ные организмы при неблагоприятных условиях (заморо­женные или высушенные) существенно замедляют или даже полностью прекращают обмен веществ, развитие и размножение, но, несмотря на это, не погибают. При благоприятных условиях они снова восстанавливают про­цессы жизнедеятельности. В состоянии анабиоза живые организмы переносят сильный мороз и жару, высокое давление, глубокий вакуум, мощную радиацию, вибра­ции и т. п.