2 года назад
Нету коментариев

В своем эволюционном развитии многие растительные и животные организмы приобрели своеоб­разные механизмы приспособления, чтобы иметь возмож­ность пережить неблагоприятные сезоны года. В эти пе­риоды условия их жизни резко ухудшаются в связи с нехваткой пищи, исключительно низкими или высокими температурами, высокой влажностью или засухой и пр. Многие организмы погибли бы, если не обладали бы со­вершенными физиологическими механизмами приспособ­ления. Речь идет о возможности впадать в состояние продолжительного бездействия и покоя, наблюдаемого у многих животных и растительных организмов. У различ­ных видов это состояние осуществляется своеобразно, разными способами, в зависимости от степени эволюци­онного развития животного или растительного организ­ма и обозначается разными наименованиями. Чтобы мно­гие научные понятия стали ясными, остановимся на час­то используемых в научной литературе терминах и соот­ветствующих им синонимах в популярном изложении.

Как уже говорилось, первые исследователи этого за­гадочного для прошлых времен явления (Левенгук, Спалланцани и др.) использовали понятие «скрытая жизнь», «мнимая смерть», «вита минима» (минимальная жизнь), «оцепенение», «бессознательное состояние», «без­жизненность», «асфиксия» и другие и они рассматривали состояние возвращения к жизни как воскрешение.

Позже, в 1873 г., немецкий ученый Прайер, изучая явления возвращения к жизни после высушивания коло­враток, тихоходок и нематод, пришел к выводу, что все представления, трактующие явления оживления этих ор­ганизмов и их состояние при высушивании, Не соответ­ствовали действительности. Состояние высушивания этих микроорганизмов и их способность возвращаться к жиз­ни Прайер предложил назвать анабиотическим, а само явление — анабиозом (от греческого ana — обратно и bios — жизнь), т. е. возвращение к жизни, оживание. Прайер, однако, различал два противоположных состоя­ния при отсутствии признаков жизни. Первое, когда жи­вое существо хоть и находится в безжизненном состоя­нии, но способно вернуться к жизни (т. е. анабиотическое состояние): второе, когда живое существо в безжизнен­ном состоянии не способно вернуться к жизни (т. е. мерт­вое состояние). Это разграничение является важным до­полнением к понятию анабиоза, так как указывает, что речь идет не об оживлении после предшествовавшей смерти, а о временной приостановке процессов жизне­деятельности, т. е. о скрытых формах жизни.

Серьезную попытку систематизировать явления оста­новки и возвращения к жизни сделал в 1934 г. итальян­ский исследователь Монтероссо. Он сохранил название «анабиоз» только для явления высыхания организмов, в то время как для всех остальных явлений угнетения жиз­ни он предложил новый термин — гипобиоз (hypobiosis — от греч. hypo — под, низко и bios — жизнь). К этой кате­гории явлений, по его мнению, следовало отнести: 1) ос­мотический анабиоз; 2) замораживание; 3) зимнюю спяч­ку; 4) инцистирование, 5) сон; 6) высушивание тканей; 7) оживление изолированных органов.

По мнению известного советского исследователя П. Ю. Шмидта, из перечисленных состояний следует иск­лючить как совершенно неравнозначные остальным со­стояниям высушивание тканей и оживление изолирован­ных органов, в связи с тем что первое является лишь частным случаем анабиоза при высушивании, доказы­вающим широкое распространение этого явления, а вто­рое — вовсе не относится к явлению подавления жизне­деятельности, и можно считать, что это пример физиоло­гической самостоятельности органов. Кроме того, П. Ю. Шмидт считал, что связь между остальными явлениями подавления жизнедеятельности и сном, как и его пато­логическими формами — гипнозом и каталепсией, явля­ется слабой. Как чисто биологическое приспособление к смене дня и ночи сон сопровождается торможением только высшей нервной деятельности. При этом отсут­ствуют моменты торможения и остановки процессов, свя­занных с обменом веществ, что характерно для других явлений анабиоза.

По мнению П. Ю. Шмидта, в своей основе явление анабиоза охватывает два основных состояния:

1) анабиоз при высушивании — непосредственное вы­сыхание живых организмов. Тесно связан с этим явлени­ем и осмотический анабиоз — этот своеобразный процесс обезвоживания животных организмов, обитающих в мор­ской воде. В известной степени связана с анабиозом при высушивании и летняя спячка животных вследствие уменьшения количества воды в теле из-за усиленного ис­парения и недостатка воды в жарких пустынных облас­тях;

2) анабиоз при замерзании — извлечение воды из жи­вого организма вследствие его замерзания, сопровож­дающееся различными неблагоприятными изменениями при образовании льда.

К такому состоянию принадлежит явление зимней спячки у млекопитающих. При их высокой организации и постоянной температуре тела подавление жизнедея­тельности у них более сложное, но все же его трудно резко разграничить с анабиозом при замерзании. По су­ществу, по мнению П. Ю. Шмидта, между зимней спяч­кой и анабиозом разница скорее количественная, чем качественная.

С общебиологической точки зрения анабиоз представ­ляет собой приобретенное в ходе эволюции физиологи­ческое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям.

По мнению П. Ю. Шмидта, смерть данного организма не есть просто прекращение процессов жизнедеятельно­сти. Смерть обусловливается разрушением механизмов жизнедеятельности с необратимыми изменениями живого вещества, переходящими в его распад и разложение. Ес­ли не наступили такие нарушения, если механизм жизни цел и невредим, возможно полное прекращение жизне­деятельности, которое вовсе не равнозначно смерти, и вполне возможно возвращение к жизни, если улучшатся условия.

Подтверждением этой его точки зрения является оп­ределение, которое всемирно известный советский акаде­мик Опарин дал в своем известном труде «Происхожде­ние жизни»: «…во всех этих случаях, когда мы путем внешнего воздействия затрудняем деятельность фермен­тов (например, при высушивании семян или при глубо­ком охлажднии организмов), процессы жизнедеятельности исключительно сильно замедляются, и организм впа­дает в анабиотическое состояние или даже эти процессы полностью останавливаются и тогда наступает смерть».

Придерживаясь некоторых уже принятых в биологии понятий, П. Ю. Шмидт объединяет все явления более или менее значительного торможения и приостановления жиз­ни (кроме сна и зимней спячки), сопровождающихся по­терей воды, под общим названием анабиоз. Это наиме­нование подчеркивает общую, самую существенную осо­бенность всех явлений — способность сохранить жизнь, выходить из состояния заторможенности, оживать. По существу, к этой категории явлений относится и «скрытая смерть» семян, спор, цист и других живых объектов. В данном случае различие заключается в том, что при ана­биозе торможение жизнедеятельности и ее почти полное прекращение входят в нормальный цикл жизни, прочно установленный и закрепленный эволюцией. Без них не­возможно существование многих живых растительных и животных организмов.

Анабиоз — широко распространенное явление в жи­вотном мире. Например, у насекомых при отрицательных температурах весьма замедляется или практически оста­навливается все их развитие. Подобное анабиотическое состояние известно как диапауза, которая, по мнению Бей-Биенко (1980 г.), представляет собой состояние вре­менного физиологического покоя и возникает в жизнен­ном цикле насекомых как специальное приспособление, обеспечивающее возможность пережить неблагоприятные условия в областях с сезонным климатом.

Позже в биологической науке возникло понятие «гибернация» (от лат. hybernus — зима и hybernar — пере­зимовать), которое точно соответствует наименованию «зимняя спячка» у животных. С физиологической точки зрения так называется состояние оцепенения, сопровож­дающееся значительной заторможенностью ряда физио­логических процессов в организме (частоты сердечных сокращений, ритма дыхания, обмена веществ, понижения температуры тела), но при продолжающемся контроле со стороны центров терморегуляции. Способность впадать в состояние оцепенения свойственна млекопитающим, например, однопроходным, сумчатым, насекомоядным, ле­тучим мышам, неполнозубым, хищникам, грызунам, не­которым птицам и пресмыкающимся. Ученые различают дневное оцепенение, в которое впадают, например, ле­тучие мыши и колибри, и сезонное оцепенение, отличаю­щееся от зимней (например, у грызунов, насекомоядных и др.) и летней спячки (например, у некоторых млеко­питающих и рыб, обитающих в степях и пустынях), а также и непериодическое оцепенение — при резком на­ступлении неблагоприятных условий (например, у сус­ликов, енотовидных собак, некоторых видов ласточек).

Но термин «гибернация», естественно, не может рас­пространяться на состояние животных, впадающих в со­стояние летней спячки при неблагоприятных условиях жизни во время летней засухи.

Вот почему в науку было введено и понятие «эстивация» (от лат. aestas — лето), которое полностью соот­ветствует названию «летняя спячка». Эстивацией можно назвать сонное, неактивное состояние некоторых живот­ных при наступлении засухи, когда становится невозмож­ным добывать пищу и воду. Так поступают улитки во вре­мя засухи, а также некоторые виды сусликов, которые Б самые жаркие месяцы прячутся в свои подземные убе­жища, оставаясь там вялыми и неподвижными. Своеоб­разным рекордсменом продолжительности летней и зим­ней спячки является колумбийский суслик, впадающий в летнюю спячку в августе и остающийся неактивным на протяжении всей осени и зимы (гибернация); выходит он из норы только в мае следующего года. Что же это та­кое — зимняя или летняя спячка? И при каких обстоя­тельствах одно состояние переходит в другое? По су­ществу, между ними нет резкого физиологического раз­личия. Кроме того, многие зимоспящие животные (напри­мер, летучие мыши) могут впадать в торпидное состоя­ние (о нем ниже) ежедневно, если при этом у них по­нижается температура тела и интенсивность обмена ве­ществ. Таким образом, это физиологическое состояние вполне сходно с гибернацией, хотя продолжается не ме­сяцами, а всего лишь несколько часов.

В связи с тем что нет точного определения этих со­стояний, их трудно разграничивать, и многие физиологи рассматривают гибернацию и оцепенение как единое фи­зиологическое явление.

Следует считать ошибкой, когда в общедоступном из­ложении часто употребляется термин «летаргический сон» и это понятие распространяют на животных, впадающих в зимнюю и летнюю спячку. В медицинской ли­тературе летаргией (от греч. Lethargia — глубокий сон) и соответственно летаргическим сном называют состоя­ние патологического (болезненного) сна у человека, не­поддающегося насильственному прекращению. Вот поче­му этот термин вовсе не подходит для определения фи­зиологических явлений в мире животных.

Продолжительное пребывание птиц при низких тем­пературах ученые обозначают термином «гипотермия» (от греч. hypo —под, низкое и thermos — тепло, теп­лота), т. е. охлаждение. Тот же термин медики исполь­зуют при искусственном охлаждении всего или части организма человека при сложных операциях (см. главу «Находит ли применение искусственное охлаждение в медицине?»). Состояние кратковременного оцепенения у птиц ученые называют торпидностью. Она наблюдается у только что вылупившихся птенцов некоторых видов, когда родители покидают их на несколько дней при не­благоприятных условиях (например, у черных стрижей). Под торпидным состоянием ученые подразумевают со­стояние временного оцепенения организма, при котором он слабо реагирует на внешние раздражители (напри­мер, шум или прикосновение).

Для растительных организмов используются понятия анабиоза и зимнего покоя; первое — в случаях, когда не­которые растения после высыхания при благоприятных условиях могут снова развиваться, а второе — при особом физиологическом состоянии растительных организмов, при котором семена, почки (зародыши) предохраняются от преждевременного развития и гибели.

В последнее время возникло и бурно развивается но­вое направление в биологической науке — криобиология (от греч. kryos — холод, мороз, bios — жизнь и logos — наука), т. е. наука о жизни при охлаждении. Криобиоло­гия занимается исследованиями механизмов анабиоза при низких температурах и морозоустойчивостью различных видов растений и животных; генетическим и иммуногенетическим влиянием низких температур; повреждением и защитой клеток организма под действием холода; глу­боким замораживанием мужских половых клеток (спер­мы) для сохранения их продолжительное время с целью последующего искусственного осеменения животных; глу­боким замораживанием с учетом продолжительного сохранения тканей и органов для последующей пересадки (трансплантации).

В связи с этим возникло и новое направление крио­биологии, названное криомедициной, объектом медицин­ского приложения которой является не только консер­вирование тканей и органов при низких температурах, но и искусственное охлаждение (гипотермия) организма че­ловека при сложных операциях на сердце и кровеносных сосудах, в мозге и глазах, при котором резко понижает­ся обмен веществ, движение крови значительно замед­ляется, а чувствительность исчезает.

Используя патенты живой природы и созданные ею на протяжении многовековой эволюции приспособления, помогающие организмам пережить неблагоприятные ус­ловия, человек все чаще начинает их применять в раз­личных областях жизни. Криобиология и криомедицина — науки будущего, о них будут все чаще говорить и писать.