В природе существуют механизмы, защищающие растения и животных от пагубных воздействий окружающей среды, климатических и экологических условий. Одни впадают в спячку, другие приостанавливают развитие, но самый совершенный способ выживания - анабиоз. Что это такое и кто в него впадает, рассмотрим в статье ниже.
Определение
В переводе с древнегреческого анабиоз означает «возвращение к жизни». Определение анабиоза согласно "Википедии" - это временное прекращение или торможение процессов жизнедеятельности под влиянием внешних либо внутренних факторов. Все протекающие в организме процессы (дыхание, пульс и т. д.) замедленны настолько, что определяются только с применением специального оборудования.
В состояние анабиоза живые организмы впадают при резкой смене условий существования в худшую сторону. После улучшения условий начинается восстановительный период и переход к привычному для жизнедеятельности режиму.
Роль в природе
В природе анабиоз встречается не только среди животных организмов. Он широко распространен среди микроорганизмов, в числе которых бактерии и некоторые виды водорослей. Анабиоз также представлен в растительном мире.
Научно-исследовательской работой ученых доказана роль анабиоза как способа переживания неблагоприятных условий. Они сделали вывод, что в процессе эволюции отдельные виды растений и микроорганизмов приспособились впадать в состояние анабиоза и находиться в нем от нескольких месяцев до миллионов лет, а затем возобновлять естественные процессы жизнедеятельности.
Классификация
В природе выделяют два вида анабиоза:
- Вынужденный анабиоз. Данный вид наступает на любом этапе развития организма, происходит это по причине значительного неблагоприятного воздействия окружающей среды и прекращается при улучшении условий существования.
- Сезонный (онтогенетический) анабиоз. Такое состояние возникает на определенном этапе онтогенеза организмов. Кроме того, он характеризуется способностью эмбриона приспосабливаться к негативному влиянию внешней среды обитания, к примеру, когда яйца ракообразных находятся в состоянии покоя.
Относительно характера изменений воды и ее количества в организмах, в связи с которым произошел переход к состоянию анабиоза, также можно определить некоторые виды:
- Что это - анабиоз, вызванный высыханием организмов? Для обозначения данного состояния зачастую используется термин - ангидробиоз, что, по мнению некоторых биологов, не совсем верное определение. Обусловлено это невозможностью полной потери жидкости при переходе к анабиозу.
- Глубокая заморозка, в результате которой происходит спячка. Процесс обусловлен переходом воды в состояние льда и носит название криоанабиоз.
- Анабиоз, вызванный нахождением живого организма в условиях повышенной концентрации солей и осмотического давления, в результате чего происходит извлечение воды из тканей. Как правило, такое состояние именуется осмотическим анабиозом.
Высушивание и замерзание
Ярко выраженным примером анабиоза при высушивании являются семена, некоторые из них сохраняют всхожесть спустя многие десятилетия.
Впадают в анабиоз и беспозвоночные виды: черви, наземные моллюски, некоторые насекомые и раки, среди позвоночных отдельные экземпляры земноводных и пресмыкающихся способны терять от 50 до 75 % воды, впадать в анабиоз и спустя время оживать. Современной наукой были выявлены некоторые виды бактерий, которые в условиях анабиоза образуют споры. Они представляют собой обезвоженные клетки с плотной оболочкой. Благодаря спорообразованию они в разы повышают устойчивость практически ко всем факторам внешней среды.
Говоря об анабиозе, вызванном замерзанием, отмечают не только снижение содержания воды, но и ряд других изменений, таких как уменьшение и уплотнение тела, потеря активности ферментов, загустение цитоплазмы, полное прекращение метаболизма.
Во время анабиоза организм не претерпевает никаких изменений в росте, развитии и взрослении, благодаря этому его существование во много раз продлевается. Наибольшей стойкостью к замерзанию и высушиванию отличаются бактерии, грибки и отдельные виды патогенных вирусов.
Стадии
Глубина оцепенения напрямую зависит от концентрации остаточной жидкости, а спячке предшествует процесс накопления жировой ткани. Время нахождения организма в одном из состояний и условия для его поддержания подразделяют на следующие стадии:
- Это анабиоз, что был вызван глубоким обезвоживанием (в исключительных случаях 100%), может продолжаться десятки, сотни, а иногда и тысячи лет. Идеальное такое состояние характеризуется полным удалением свободной жидкости из организма, при этом вся молекулярно-связующая вода остается. В случае, когда свободная вода осталась в организме, процесс хоть и в замедленном темпе, но продолжается и рано или поздно приведет к гибели клетки. Удаление молекулярно-связующей воды также со временем погубит организм. В случае абсолютного удаления свободной жидкости и полной сохранности молекулярно-связанной живой организм может находиться в анабиозе неограниченное время.
- Диапауза - это частичное обезвоживание организма, в котором он может пребывать не столь длительный срок, как при анабиозе.
- Оцепенение. Перед наступлением данного состояния организмы накапливают жидкость, не способную замерзнуть. В среднем оцепенение может длиться год или немногим больше.
- Спячка. В качестве подготовки к спячке животные организмы накапливают жировые отложения, которые обеспечивают выживание. В таком состоянии они могут пребывать несколько месяцев, в редких случаях - год.
Кто впадает в анабиоз из животного мира?
Наряду с насекомыми и микроорганизмами в состояние анабиоза способны впадать высшие позвоночные. Науке известны примеры обнаружения во льдах мерзлых ящериц, которые оживали после их размораживания. При этом важно отметить, что некоторые представители хладнокровных провели там несколько десятилетий. Но еще более удивительны примеры обнаружения во льдах теплокровных животных, которые пребывали в состоянии, близком к анабиозу.
Таким образом не лучшие климатические условия могут переждать ежи и тушканчики, мало того, разбудить их не представляется возможным никаким известным способом. В свое время в качестве эксперимента в анабиоз вводились летучие мыши и кролики.
Среди бесхвостых земноводных интересным для науки экземпляром является лягушка в анабиозе. Ученые выясняют, почему она не замерзает во льду. Известно, что лягушки находятся на открытом воздухе, когда начинается похолодание, и сидят, пока не оцепенеют. В процессе замораживания в их крови происходят изменения - увеличивается количество глюкозы. Благодаря процессу тело лягушки становится похожим на желеобразную массу, в которой не образуются кристаллы льда и не травмируют клетки организма.
Анабиоз растений
Вблизи моря можно часто найти сухие корочки, мало напоминающие растения, однако если опустить их в воду, они приобретают цвет, распрямляются и превращаются в водоросли. Это пример анабиоза растений. Даже низшие многоклеточные организмы имеют способность переходить в состояние анабиоза.
Растения, анабиоз которых наступает в результате высыхания, имеют общую способность оживать после дождя. Речь идет о некоторых видах лишайника, мха и водорослей. Несмотря на убеждение, что растения без воды погибают, для них это нормальные условия жизнеобеспечения.
Невозможно не упомянуть об анабиозе семян, которые могут храниться годами, при этом сохраняя свою всхожесть. Один из удивительных примеров - найденные в торфяных болотах семена лотоса тысячелетней давности, из которых впоследствии было выращено растение.
Анабиоз человека
Исследования по анабиозу человека активно ведутся и по сей день. Введенные в данное состояние теплокровные животные дают основания предполагать, что и человек может пребывать в анабиозе. Что это значит для нашего вида? Для этого должен быть осуществлен ряд подготовительных работ:
- Усыпление человека.
- Замена крови специальным физиологическим раствором, который не будет иметь способность замораживаться.
- Тело погрузить в капсулу с жидким азотом.
- Такой контейнер хранится при низких температурах в подвалах.
Но исследования пока не подтвердили факт удачной разморозки человека. При этом ученые склоняются к тому, что мозг после таких манипуляций будет безвозвратно поврежден.
Некоторое время назад было предложено погружать космонавтов в состояние анабиоза для совершения длительных межгалактических путешествий. Это даст возможность поддерживать жизнедеятельность астронавта в течение длительного времени и экономить необходимые ресурсы.
Многочисленные лаборатории по всему миру ежедневно проводят самые различные исследования, цель которых искусственно погружать человека в состояние анабиоза.
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). 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.
В 18 веке многие естествоиспытатели были увлечены изучением необъяснимого в то время явления «воскресения» животных и растительных организмов, существенно или полностью прекративших обмен веществ в результате высушивания или замораживания. Такое явление впервые описал в 1705 голландский натуралист А. Левенгук , наблюдавший 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).
Термин «анабиоз» предложил впервые немецкий ученый Вильгельм Прайер в 1873. В 1900 Макфедайн и Роуланд провели опыты по замораживанию различных бактерий - стафилококков, протея и других микроорганизмов при температуре −182 °С в течение 20 часов. В 1909 году российский ученый 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 , первым начавший научно исследовать состояние организма насекомых при замораживании с помощью собственноручно изготовленного электрического прибора (1899). В его опытах бабочку, помещенную в холодную камеру, сначала постепенно охлаждали до −10 °С, затем быстро нагревали до −1, 5 °С, после чего снова постепенно охлаждали до −10 °С. При разогревании такие бабочки оживали. Это необычайное явление Бахметьев назвал температурным скачком. В 1912 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.
В 1922 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. Позднее, российский ученый Н. И. Калабухов, повторив опыты Бахметьева, опроверг его утверждение, что летучих мышей можно полностью заморозить и затем снова оживить. Возвращение к жизни могло произойти только после начального периода замораживания, когда замерзали лишь конечности и поверхностные ткани тела. Как только кристаллики льда начинали образовываться во внутренних органах - в легких, кровеносных сосудах, сердце - животные погибали.
В 1934 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. Российский зоолог П. Ю. Шмидт выдвигал ряд сомнений по вопросу правомочности подобной классификации и 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.
Состояние анабиоза характеризуется изменением содержания и состояния воды в организме, изменением структуры содержимого клеток, состояния ферментов и обмена веществ. Процесс перехода 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.
Погружение в анабиоз используется на практике как способ длительного сохранения полезных организмов (например, сухих живых вакцин) или их частей (консервация тканей и органов) без потери жизнеспособности.
АНАБИОЗ [гр. anabiosis оживление] - временное состояние, наблюдающееся у некоторых растительных и животных организмов как приспособление к неблагоприятным условиям среды (температурным, отсутстпнго влаги и т. д.). А. характеризуется обратимым значительным снижением обмена веществ и отсутствием внешних (видимых) проявлений жизни.[ ...]
Анабиоз- резкое ослабление обменных процессов в организме, позволяющее ему пережить неблагоприятный период жизни.[ ...]
АНАБИОЗ [гр. anabiosis - оживление] - временное состояние организма, при котором резко снижается обмен веществ и отсутствуют видимые проявления жизни; наблюдается гл. обр. у беспозвоночных как приспособление к неблагоприятным условиям среды обитания.[ ...]
Анабиоз (от греч. - оживление) - способность организмов переживать неблагоприятное время (изменение температуры окружающей среды, отсутствие влаги и др.) в состоянии, при котором резко снижается обмен веществ и отсутствуют видимые проявления жизни. При наступлении благоприятных условий организм оживает. Явление анабиоза впервые было обнаружено А. Левенгуком (1701). С анабиозом много общего имеет зимняя (при замерзании) и летняя (при обезвоживании) спячка животных. Однако для анабиоза характерно более глубокое подавление жизнедеятельности организма. Типичным примером является скрытая жизнь семян многих растений, сохраняющих всхожесть порой десятки лет. Анабиоз наблюдается у бактерий, беспозвоночных, земноводных, пресмыкающихся и др. Так, некоторые организмы (коловратки, нематоды, тихоходки) способны выносить высыхание вплоть до полной потери влаги. При этом совершенно прекращается обмен веществ и организмы впадают в состояние полного анабиоза. Однако, они способны восстановить активную жизнедеятельность при условии увлажнения и при соответствующей температуре окружающей среды. В состоянии анабиоза некоторые виды бактерий, не теряя своей жизнеспособности, могут выносить охлаждение до -250°С. Явление перехода в недеятельное или малоподвижное состояние известно и у многих вышестоящих по уровню организации животных (высших червей, моллюсков, насекомых и даже у позвоночных, в том числе млекопитающих).[ ...]
Анабиоз (ана - нет, биоз - жизнь) - резкое снижение обмена веществ, сопровождающееся практически полным обезвоживанием организма. Способ выживания некоторых организмов в экстремальных экологических условиях. Состояние организмов, близкое к анабиозу, называют скрытой жизнью (зимний покой растений, спячка позвоноч-ных и яр.;.[ ...]
Анабиоз - временная остановка жизненных процессов в спермиях вследствие недеятельного состояния ферментов при низкой температуре или при кислой реакции.[ ...]
Анабиоз временная полная приостановка жизнедеятельности организма, связанная с наступлением неблагоприятных условий или с особой фазой индивидуального развития.[ ...]
Анабиоз - временное состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедленны, что почти полностью отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз способствует выживанию организмов в резко неблагоприятных условиях жизни. При наступлении благоприятных условий организмы возвращаются в нормальное состояние. Распространен у бактерий, грибов, простейших, коловраток, тихоходок.[ ...]
С анабиозом очень много общего имеет зимняя (при замерзании) и летняя (при обезвоживании) спячка животных. Однако для анабиоза характерно более глубокое подавление жизнедеятельности организмов. Явление анабиоза впервые было обнаружено и описано А.Левенгуком в 1701 г. Спячка зимняя (гибернация) - это состояние, подобное сну, в которое впадают млекопитающие к началу зимы в основном умеренных и высоких широт. Все жизненные процессы в этом состоянии сведены к минимуму. Так, зимняя спячка у млекопитающих (суслики, сурки, ежи, летучие мыши и др.) длится с осени до весны (6-8 месяцев). Спячка летняя (эстивация) - неактивное состояние, подобное сну (летний покой) некоторых животных (грызунов) в аридных районах, помогающее им пережить сухой и жаркий сезон года.[ ...]
Грезе В. Н. Анабиоз зообентоса Таймырского озера и его продуктивность // Зоол. журн. 1947. Т. 26. № 1. С. 3-8.[ ...]
Шмидт ГГ. Ю. Анабиоз, Явление оживания.[ ...]
Калабухов Н. И. Анабиоз у насекомых и позвоночных при температурах ниже нуля. «ДАН СССР», № 7, 1934.[ ...]
Лозина-Лозинский Л. К. Анабиоз и жизнеспособность насекомых при глубоком охлаждении (около -190°). Вопр. эколог., т. VII, «Высшая школа».[ ...]
От оцепенения следует отличать анабиоз (от греч. ana - вновь, bios - жизнь, anabiosis - оживление), который представляет собой явление, заключающееся в том, что у организмов под влиянием разных причин может резко снижаться уровень обмена веществ вплоть до отсутствия видимых признаков жизни. Например, у растений высушенные семена сохраняют всхожесть в течение многих лет. Инцистирование инфузорий позволяет сохраняться им живыми до 6 лет, а яйца Diaptomus sanguires сохраняются свыше 300 лет.[ ...]
Бахметьев П. Итоги моих исследований об анабиозе насекомых и план его исследований у теплокровных животных, Изв. АН, т. XVII, № 4, 1902.[ ...]
Лозина-Лоз и некий Л. К. Жизнеспособность и анабиоз при низких температурах у животных.[ ...]
Л о з и н а - Л о з и н с к и й Л. К- Холодостойкость и анабиоз у гусениц кукурузного мотылька.[ ...]
Таким образом, при холодильном хранении принцип анабиоза выражен в чистом виде - он относится как к сырью, так и к микроорганизмам. Этот метод дает возможность сохранить сырье при минимальном изменении его натуральных свойств в течение многих суток и даже недель, т. е. гораздо дольше, чем принцип биоза.[ ...]
В половых путях самца спермии находятся в легком анабиозе под влия-нпем молочной и других кислот, выделяемых стенками придатка семенника. Среда, окружающая спермии, содержит в растворе неэлектролиты и очень небольшое количество солей. Необходимая для гликолиза активных спермиев фруктоза отсутствует, и спермии находятся в спокойном состоянии.[ ...]
К сожалению, этот важнейший вопрос сейчас остается в стадии анабиоза; начатая проверка работ Брюера в нашей лаборатории три года тому назад не могла до сих пор быть закончена 105.[ ...]
В продолжение всей жизни растения (за исключением периода зимнего анабиоза) между его корневой системой и почвой происходит обмен веществ, интенсивность которого тесно связана с течением физиологическах процессов в организме. Наиболее легко поддается исследованию дыхание корней, о котором можно судить как по поглощению кислорода, так и по выделению углекислого газа.[ ...]
У животных в зимний период понижается обмен, двигательная активность, температура тела (спячка, зимний сон, анабиоз); в весенне-летний период - повышается активность физиологических процессов.[ ...]
При температуре 6 °С черви перестают питаться, при 4 °С освобождают пищеварительный тракт и впадают в состояние анабиоза. С наступлением морозов они замерзаЛт, но это не опасно. С наступлением весны черви приобретают активность и нуждаются в пище, поэтому субстрат для них должен быть подготовлен с осени. Культивируемые черви очень зависимы от человека и при отсутствии корма тихо погибают.[ ...]
Живую рыбу можно перевозить во влажной атмосфере без воды. Такая перевозка основана на попытке довести живую рыбу до анабиоза. Некоторые виды рыб, представляющие интерес для прудового рыбоводства (карп, линь, карась), очень живучи и выдерживают без воды довольно значительное время. Этому способствует кожное дыхание, величина которого зависит от возраста и вида рыб. Наиболее длительное выживание (до 100 ч) карпов-сеголетков во влажной атмосфере отмечено при 4° С, тогда как при 1°С они жили 28 ч и при 15° С - 33 ч. Если сеголетки карпа при 4° С выдерживали без воды 100 ч, то двухлетки - максимум 36 ч. Имеет значение и сезон года. Карпы-двухлетки в период с декабря по нюнь живут без воды 28-34 ч, а сентябре - октябре - не более 8 ч, что, по-видимому, связано с перестройкой обмена веществ на зимний период.[ ...]
Температурная зона, лежащая между критической температурной точкой и температурной точкой гибели насекомого, была названа зоной анабиоза. Состояние анабиоза характеризуется замедлением обмена веществ, однако не полным его прекращением, как полагали Бахметьев и некоторые другие авторы.[ ...]
При неблагоприятных условиях простейшие и некоторые другие организмы, например коловратки, впадают в состояние длительного покоя - анабиоза. Тогда они принимают округлую форму, покрываясь плотной оболочкой- инцистируются (рис. 53, г); в таком состоянии они могут существовать очень долго. При очистке сточных вод это свойство очень важно, так как позволяет при нарушении эксплуатации очистных сооружений сохранить жизнь ряду организмов активного ила. При восстановлении обычных условий обитания организмы из инцистированного переходят в активное состояние, и в иле начинают появляться его обычные обитатели.[ ...]
К низким температурам бактерии мало чувствительны, под их воздействием замедляются процессы жизнедеятельности и они впадают в состояние анабиоза; особенно большой устойчивостью обладают споры бактерий и плесневых грибов.[ ...]
Под микроскопом ил приобретает вид мертвых комочков темно-бурого цвета, в жидкости нарастает количество единичных особей и нитчатых форм бактерий, увеличивается число червей, появляются плесневые грибы. Ил плохо оседает, жидкость над ним остается мутной.[ ...]
Пассивный путь - подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т.д.).[ ...]
Секреты придаточных половых желез имеют слабощелочную реакцию, входят в состав спермы и при ее выделении активизируют движение спермиев, выводя их из состояния анабиоза.[ ...]
Первым и наиболее древним способом устранения от вредоносных влияний среды, возникшим еще при переходе живых существ от водного к наземному образу жизни, является анабиоз, свойственный беспозвоночным животным, а также некоторым рыбам, амфибиям и рептилиям. Анабиоз - такое состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что признаки жизни видимо не проявляются. Анабиоз возникает под влиянием как низких температур, так и высоких, сопровождающихся большим недостатком воды. Иначе говоря, в первом случае это обратимое замерзание, а во втором - обратимое высыхание. При возвращении условий среды к совместимым с существованием происходит и восстановление активной жизни организма. Так, при таянии речного льда оживают вмерзшие в него простейшие, например инфузории, насекомые, паукообразные и низшие ракообразные. При увеличении влажности возрождаются находившиеся в состоянии теплового анабиоза яйца и куколки насекомых, а также некоторые другие беспозвоночные низшие организмы.[ ...]
Таким образом, когда поверхность древесины достигнет значения, близкого к влажности воздушно-сухой древесины, грибки, вызывающие нагревание древесины, впадают в состояние анабиоза, в котором и находятся до тех пор, пока влажность древесины не увеличится до величины, благоприятной для их жизнедеятельности.[ ...]
Попыток хранения половых клеток с использованием различных методов было предпринято множество, например: хранение при положительных температурах на питательных средах; кислотный анабиоз; лиофилизация; гипотермия; низкотемпературная консервация.[ ...]
Специфичность действия перекиси водорода на микробные клетка в водопроводной воде проявляется в следующем: под влиянием 3 мг/л перекиси водорода на протяжении воего опыта (2 ч) клетки оотаютоя без изменения - как бы в состоянии анабиоза. Их отруктура однородная, оптически плотная, оболочка четко контурируется при фазово-контрастном наблюдении, клетки в виде коротких палочек (рио.5, см.вклейку между стр.16-17).[ ...]
Лиофилизация широко используется при хранении микроорганизмов. Однако из-за геометрических характеристик спермиев и вследствие их более высокой чувствительноети к действию экстремальных факторов в рыбоводстве этот метод также не применяется. Методы хранения спермы при положительных температурах и в условиях кислотного анабиоза не применяются в рыбоводстве из-за катаболического типа обмена веществ у рыб, отсутствия у сперматозоидов способности к репарации и ограниченного запаса энергии.[ ...]
Наблюдение за составом активного ила и ходом деструктивного окисления загрязнений сточных вод ведут, учитывая количество и состояние индикаторных микроорганизмов. К ним относятся инфузории - Cyliata, Paramecium, Lacrimaría, Stentor, Stylonichia, Euplofes patella, Aspidisca costata, Opercu-laria, Vorticella и др. В иле встречаются амебы, солнечники и коловратки Philodina roséola, Notommata ansata и др. При неблагоприятных условиях простейшие и коловратки впадают в состояние анабиоза и инцистиру-готся.[ ...]
Растительные организмы, находящиеся в условиях загрязнения атмосферы обладают индивидуальной устойчивостью к токсикантам.[ ...]
Так, древесные и кустарниковые породы Якутии не вымерзают при -70°С, в Антарктиде при такой же температуре обитают лишайники, отдельные виды водорослей, ногохвостки, пингвины. В лабораторных экспериментах семена, споры и пыльца растений, коловратки, нематоды, цисты простейших после обезвоживания переносят температуры, близкие к абсолютному нулю, до -271,16°С, возвращаясь после этого к активной жизни. Приостановка всех жизненных процессов организма называется анабиозом. Из состояния анабиоза живые организмы возвращаются к нормальной жизни при условии, если не была нарушена структура макромолекул в их клетках.[ ...]
Противники Пастера (например, Т р е-к ю л ь) возражали против утверждения о существовании бактерий, для которых кислород воздуха может быть смертельным, и приводили в пример споры анаэробов, способные длительное время сохраняться на воздухе. На это Пастер отвечал, что споры не являются настоящими живыми существами, так как они не питаются и не размножаются. Последующее развитие науки подтвердило положения Пастера. Так, было показано, что спорам бактерий свойствен крайне выраженный анабиоз и обмен веществ у них находится на таком низком уровне, что его даже не удается измерить с необходимой точностью. В связи с этим споры не чувствительны ко многим повреждающим факторам, а споры анаэробов могут, кроме того (в отличие от вегетативных клеток), легко сохраняться на воздухе.[ ...]
Другое их название - пойкилобионты (от грен. роНа1оз - изменчивый, меняющийся), т.е. организмы, пассивно изменяющие свое состояние, свои функции, поддаваясь изменениям в среде. К ним относятся растения и животные, пассивно переносящие охлаждение, замерзание, высыхание, голод, дефицит кислорода и т.п. Крайние проявления такой способности, наблюдаемые вблизи границ или даже за пределами биоинтервала, связаны со специальными приспособлениями: с гипобиозом - глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных, и анабиозом - полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов, как это имеет место у спор, семян и многих низших животных. Переход в это крайнее состояние уже исключает дальнейшее подчинение среде (пассивная устойчивость) и чрезвычайно расширяет возможность выживания в самых неблагоприятных условиях. Большинство организмов биосферы относятся к пойкилобионтам.[ ...]
Необходимо иметь в виду, что при замораживании плоды и овощи как живые организмы погибают вследствие главным образом давления ледяных кристаллов на нежную и уязвимую к механическим воздействиям цитоплазменную мембрану, являющуюся носителем жизни растительных клеток. Что касается микроорганизмов, то они очень устойчивы к низким температурам, и хотя некоторая часть их погибает при замораживании, но большая часть переходит в споровое состояние, и в таком виде, не питаясь и не размножаясь, в состоянии между жизнью и смертью может сохраняться десятки, сотни и даже тысячи лет. Таким образом, при замораживании принцип анабиоза относится только к микроорганизмам, растительное же сырье сохраняется по принципу отсутствия жизни, абиоза.[ ...]
Последние данные науки существенно расширяют наши представления о границах биосферы. Обнаружено, что споры бактерий и мицелий некоторых грибов не теряют жизнеспособности в условиях высокого вакуума (10 мм рт. ст.). Бактерии обнаружены в водах атомных реакторов, часть из них выдерживает облучение порядка 2-3 млн рад. При температурах жидкого воздуха, гелия, водорода ряд бактерий остаются живыми. Даже отдельные высшие растения и насекомые переносят температуру, приближающуюся к абсолютному нулю (-273,16°С). Живые бактерии, способные к размножению, обнаружены в нефтяных водах на глубине 2800 м, на дне океанов (11 км), в рассолах с концентрацией 250 г/л, при давлениях, равных 1000 атмосфер, после 5 суток кипячения, 150-250 лет анабиоза (Ковда). Тем не менее обычно считают, что биосфера как область жизни охватывает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу, тропосферу и нижние слои стратосферы до 25 км в высоту. Повседневно реальные границы распространения живого являются более узкими.[ ...]
При изготовлении маринадов подготовленные плоды или овощи заливают раствором уксусной кислоты, содержащим сахар и соль (бывают маринады и на основе молочной кислоты). Основным консервирующим началом при этом является уксусная кислота, содержание которой в различных маринадах колеблется от 0,6 до 1,2 %. Эш небольшие концентрации уксусной кислоты не могут полностью воспрепятствовать развитию плесеней, уксуснокислых бактерий и других микроорганизмов, поэтому маринование само по себе не может сохранить продукт надолго. Для увеличения срока хранения маринованные продукты фасуют в герметически укупориваемую тару и пастеризуют (или хранят при пониженной температуре). При этом изменяется сам принцип консервирования, который в таком случае сводится уже не к анабиозу микробов, вызванному действием кислоты, а к биозу - уничтожению микробов с помощью высокой температуры.
Таких как высушивание или замораживание, необходимо в несколько раз замедлить скорость протекания обменных процессов в организме. В этом и заключается сущность анабиоза. Все зависит от содержания воды, запасы которой должны снизиться на ¼, а то и на половину от изначального количества. Только в этом случае скорость физиологических реакций сможет снизиться, не причинив вред организму животного. Некоторые ученые говорят о возможности погружения млекопитающих в состояние анабиоза при помощи газов (углекислый газ, аргон, сероводород)
Явление анабиоза используется в медицине при изготовлении живых вакцин, консервировании тканей для трансплантаций, длительном сохранении штаммов микроорганизмов.
Анабиоз микроорганизмов
На заре микробиологии внимание многих ученых было приковано к необычайной устойчивости некоторых микроорганизмов к высушиванию или замораживанию. Еще Левенгук отметил способность коловраток возвращаться к жизнедеятельности после почти двухлетнего пребывания в сухом песке. Позднее английские ученые выявили подобные приспособительные механизмы у личинок пшеничных круглых червей. Все, что было необходимо для оживления – это влага. К низким температурам оказались устойчивы такие болезнетворные микроорганизмы, как палочка сибирской язвы, тифозные бактерии, азиатский тип холерных вибрионов. Даже после замораживания при температурах, близких к абсолютному нулю, патогенные бактерии способны сохранять свои вирулентные свойства.
Анабиоз позвоночных
Наряду с мельчайшими организмами, в анабиоз впадают и насекомые. Однако по-настоящему впечатляет пребывание в состоянии полусмерти высших позвоночных. Наука знает обнаружения в вечных льдах замерзших ящериц, которые чудесным образом оживали после размораживания. И это при том, что некоторые холоднокровные счастливцы провели при отрицательных температурах не один десяток лет. Еще более замечательны примеры обнаружения теплокровных животных в состоянии, сходном с анабиозом.
Подобным образом неблагоприятный период года могут переносить тушканчики и ежи, причем их невозможно разбудить никакими доступными обывателю способами. Известны случаи введения в состояние анабиоза летучих мышей и даже . Естественно, эти опыты проводились заинтересованными учеными. Теперь на повестке дня другой вопрос – может ли человек, без последствий для здоровья, погружаться в анабиоз?
Анабиоз (лат. anabiosis -- оживление, от др.-греч. бнб- -- «вновь» и вйпт -- «жизнь») - cостояние живого организма, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни.
Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.). При наступлении благоприятных условий жизни происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов. Наиболее устойчивы к высушиванию, нагреванию, охлаждению спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту). У многоклеточных организмов угнетение жизнедеятельности и ее почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития -- семена, споры.
В природе анабиоз не является патентом только животных организмов. Он широко представлен и среди микроорганизмов из царства Protozoa, к которым относятся все виды бактерий и синезеленых водорослей. Анабиоз представлен и в мире растений (низших и высших). У многих микроорганизмов и видов растений природа в своем длительном эволюционном процессе развития создала прекрасное приспособление для впадения в состояние покоя или анабиоза при неблагоприятных условиях. В этом состоянии они могут переживать в течение длительного времени (для некоторых видов бактерий даже миллионы лет!) и при создании нормальных условий восстанавливать свою жизнедеятельность.
Однако, анабиоз - достаточно редкое явление. Он возможен далеко не для всех видов и является крайним состоянием покоя в живой природе. Его необходимое условие - сохранение неповрежденными тонких внутриклеточных структур (органелл и мембран) при высушивании или глубоком охлаждении организмов. Это условие невыполнимо для большинства видов, имеющих сложную организацию клеток, тканей и органов. Таким образом, способность к анабиозу - всеобщее и первичное свойство жизнеспособных тел, не реализуемое только у высших организмов вследствие усложнения их строения и формирования у них других приспособлений к воздействию неблагоприятных факторов среды. Анабиоз существенно отличается от спячки тем, что характеризуется полной приостановкой жизнедеятельности, в то время как во время спячки процессы жизнедеятельности лишь замедляются. Отличие состояния анабиоза от смерти в том, что в последнем случае структуры клетки разрушаются и не могут возобновить свое функционирование.
Способность к анабиозу обнаруживается у видов, имеющих простое или упрощенное строение и обитающих в условиях резкого колебания влажности (пересыхающие мелкие водоемы, верхние слои почвы, подушки мхов и лишайников и т. п.).
Анабиоз может быть «вынужденным» (анабиоз мхов и лишайников в жаркое время суток) и «сезонным» (анабиоз спор микроорганизмов, семян высших растений). В основе анабиоза всегда лежит процесс уменьшения содержания в клетках биологически активной свободной воды в результате: высыхания организма; глубокого охлаждения организма (биологически активная свободная вода переходит в формы, подобные льду); помещения в среду с высокой концентрацией солей (вода выходит из клетки в окружающую среду). При этом если в среднем содержание воды составляет порядка 75-85% массы организма, то в состоянии анабиоза оно снижается до 6-9%. Например, при созревании зерновки пшеницы содержание воды падает от 70-75% до 15-20%, влажность зеленого мха кукушкина льна в сухие дни понижается до 9%.
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.
Помимо уменьшения содержания воды в организмах, в состоянии анабиоза происходят и другие изменения: уменьшаются размеры тела, оно становится более плотным; загустевает и уплотняется цитоплазма; органоиды клеток приобретают твердое состояние; ферменты теряют активность; в клетках накапливается глицерин, предохраняющий клетки от чрезмерной деформации при высыхании и растворяющий вредные вещества, концентрирующиеся в клетке вследствие испарения из нее воды; на поверхности клеток образуются плотные оболочки, защищающие содержимое клеток; полностью прекращаются реакции обмена веществ.
При анабиозе организм не растет, не развивается, не стареет. Благодаря этому продолжительность существования организма возрастает во много раз. Продолжительность анабиоза у разных организмов различается: семена многих растений находятся в состоянии анабиоза от конца одного вегетационного периода до другого; мхи и лишайники- от жарких часов суток до повышения влажности воздуха. Установлена жизнеспособность спор аэробной бактерии в мясных консервах, приготовленных примерно 114 лет назад, а также бактерий, образующих споры, в сухой почве в течение 300 лет. При исследовании толщи древнего ледника Центральной Антарктики были обнаружены жизнеспособные микроорганизмы в горизонтах, возраст которых составляет примерно от 8 000 до 13 000 лет. На Аляске в слое замерзшего ила рядом с когтями леммингов, пролежавшими около 15 000 лет, найдены всхожие семена люпина.
Типичным примером анабиоза при высушивании служит так называемая скрытая жизнь семян многих растений, которые могут в сухом состоянии сохранять всхожесть 50 лет и более.
Беспозвоночные -- гидры, черви, усоногие раки, водные и наземные моллюски, некоторые насекомые, а из позвоночных -- земноводные и пресмыкающиеся могут терять 1/2 и даже 3/4 заключенной в их теле воды, впадая в состояние анабиоза, а затем оживать снова.
Если процесс дегидратации идет с нарушением структуры живого белка, то происходит его денатурация (свертывание), и тогда восстановление жизненных процессов становится невозможным.
В настоящее время известно, что существуют некоторые виды бактерий, которые, попадая в неблагоприятные для них условия жизни, превращаются в стойкие образования с плотной многослойной оболочкой, называемые спорами. Это крайне обезвоженные клетки с толстой оболочкой. Такие спорообразующие бактерии преимущественно представляют собой бациллы и клостридии (принадлежащие к семейству Bacillaceae). За длительный эволюционный процесс они выработали прекрасный способ выживания при неблагоприятных для жизни условиях. При помощи спорообразования они повышают свою устойчивость к физическим, химическим и биологическим факторам внешней среды, сохраняясь в анабиотическом состоянии на протяжении многих лет. Они выдерживают даже высушивание в вакууме, очень низкие и высокие температуры (погибают лишь при 120°С). Позже, попадая в подходящие для них условия жизни, они снова возвращали свою жизнедеятельность и болезнетворное действие, становясь причиной опасных заболеваний животных и человека. Спорообразующие возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, злокачественных опухолей, газовой гангрены и др., впадая в анабиотическое состояние, долгие годы сохраняют свою жизнеспособность. Этим объясняется затухание на известный период и внезапное проявление некоторых заболеваний у животных. Известны так называемые мертвые поля, где в прежние времена зарывали в землю животных, погибших от сибирской язвы (сейчас их трупы сжигают). Через какой-то отрезок времени люди при распахивании земли или животные на пастбищах могли заразиться (болезнь является зоонозом, т. е. общей для животных и людей). А споры столбняка не погибают даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Стоит только их разморозить, и жизнь снова возвращается к ним.
Как показали опыты по охлаждению насекомых и других мелких животных до t°--90--160° и сперматозоидов кролика до t°--78--183°, оживление животных, впавших в состояние анабиоза, наступает только тогда, когда тканевые жидкости остаются при низкой температуре в переохлажденном, т. е. жидком, состоянии. Это возможно и при мгновенном переходе воды в стекловидную аморфную массу, вследствие чего протоплазма не разрушается. При образовании кристаллов льда, разрушающих структуру клеток и белковых молекул, оживление невозможно.
Явление анабиоза при высушивании и низкой температуре широко распространено среди микроорганизмов. Наиболее стойки к высушиванию, охлаждению и нагреванию спорообразующие бактерии, а также грибки. Споры сибиреязвенной палочки долгие годы не теряют жизнеспособности ни в сухой почве степей и пустынь, ни в замерзшей почве арктической тундры. Многие бактерии, не образующие спор, переносят длительное охлаждение до t° ниже 0°, что позволяет выделять их чистые культуры из трупов и других объектов, в которых при обычных условиях развивается и другая микрофлора. Стойки к высыханию и охлаждению некоторые виды патогенных фильтрующихся вирусов. Явление анабиоза при высушивании и охлаждении используют при изготовлении сухих живых вакцин, длительном сохранении штаммов бактерий, вирусов и клеток опухолей, консервировании тканей для трансплантации. При сохранении микробов, высушенных вместе со специальной средой при низкой температуре, иммунизирующие свойства вакцин не теряются в течение нескольких месяцев и даже лет. Чистые культуры вирусов также сохраняют длительный срок в подсушенных и замороженных тканях восприимчивых животных.
