2 роки 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.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

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.