Новости всё Наука - iCity.life Казань

Некоторые организмы обходятся без воды, кислорода и тепла, впадая в криптобиоз, при котором фактически прекращается обмен веществ. Поддерживать жизнь в таком состоянии удается сотни и даже тысячи лет. РИА Новости рассказывает, какие существа способны на чудеса криптобиоза и можно ли ввести в него человека.

Экстремальный фактор

В начале XVIII века Антони ван Левенгук доложил Королевскому обществу в Лондоне о микроскопических существах, которые высыхали без влаги, но, помещенные в воду, через полгода снова оживали и двигались. С этого началось изучение одного из самых загадочных явлений в биологии, которое и спустя триста лет остается малопонятным.

Это называли анабиозом (от греческого слова, означающего "возвращение к жизни"). В последние десятилетия в научной литературе закрепился термин "криптобиоз". Организм не подает видимых признаков жизни, обмен веществ очень трудно и даже невозможно зафиксировать. Чтобы впасть в это состояние, организм должен надолго оказаться в буквально несовместимых с жизнью условиях: без воды, кислорода, тепла.

Крошечное беспозвоночное тихоходка, которую называют водяным медведем, обитает по всей Земле. Для нормальной жизни ему нужна вода. Без нее тихоходка превращается в бочонок и высыхает. Обмен веществ замедляется почти на сто процентов. В таком виде тихоходка переживет самые суровые условия: в кислоте, щелочи, токсичной среде, при очень низких или высоких температурах, в вакууме, космосе, под высоким давлением, при воздействии радиации, без кислорода.

Обходиться без воды умеют многие микроорганизмы, беспозвоночные, низшие растения. Например, платицериум из рода папоротников в засушливый период в тропиках совершенно высыхает, но при появлении влаги оживает. Так же ведет себя обитатель пустынь — плаунок чешуелистный. Без воды высыхает, теряя большую часть влаги в клетках, и пребывает в таком состоянии до лучших времен. 

Полный криптобиоз наступает, когда организм заморожен в вечной мерзлоте или во льду на большой глубине. Недавно ученым из Италии удалось оживить мох, проведший в леднике Антарктиды минимум шесть столетий. Лабораторные эксперименты показали, что мох и лишайники выживают после двухчасовой заморозки до минус 273 градусов Цельсия.

В 2012 году ученые Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН извлекли из вечной мерзлоты возрастом 30 тысяч лет ткани смолевки узколистой и вырастили из нее нормальные растения. Там же реанимировали гигантские вирусы, найденные в земле, замерзшей десятки тысяч лет назад.

 

CC BY 2.0 / voyage-madagascar.org / POLYPODIACEAE, Platycerium quadridichotomum à la saison sèch

Так платицериум переживает засуху в тропиках Мадагаскара

Все на нервах

Более сложные животные, высшие растения тоже способны пережидать неблагоприятные окружающие условия. Но они не прекращают обмен веществ, а лишь замедляют его. Это называется гипобиозом. Многие холоднокровные впадают в него при низких температурах. А лесная лягушка выживает даже после замораживания, когда почти треть воды в ее организме превращается в лед. Моллюски дожидаются весны тем же способом.

Млекопитающие впадают в зимнюю спячку: температура тела опускается до нескольких градусов Цельсия или даже ниже нуля, как, например, у американского суслика, обитающего в Арктике. 

Организм животного, впадающего в спячку, особым образом подготовлен. Под кожей есть прослойка бурого жира, обогреваемая при помощи белка термогенина, повышено содержание углеводов, что, как полагают ученые, помогает сохранять жизнеспособность, поддерживать работу нейронов. Это необходимо, чтобы нервная система даже в спячке реагировала на внешние факторы, например на громкий звук или резкое понижение температура воздуха. Обмен веществ в организме ускоряется, и животное просыпается, чтобы не замерзнуть насмерть.

Голые землекопы (так называется один из видов грызунов) обходятся без кислорода по 20 минут, питая мозг углеводами. Создавая дефицит кислорода, ученые погружали в гипобиоз мышей и собак, правда, всего на несколько часов.

 

CC BY 2.0 / Umberto Salvagnin / (False) Rose of Jericho

Плаунок чешуелистный, или селагинелла, оживает после пребывания в обезвоженном состоянии

Для космоса и сельского хозяйства

Феномен замедления обмена веществ очень заманчиво использовать в космонавтике, чтобы доставить астронавтов к другим планетам, когда полет занимает многие годы. Но ученые критически оценивают шансы человека пережить криобиоз. Дело в том, что при заморозке разрушаются клетки, и как уберечь их от этого, пока непонятно. Кроме того, при длительном криобиозе увеличивается число повреждений ДНК. Активный организм постоянно обновляется, ДНК залечивается — при замедленном метаболизме это невозможно. Человек либо будет очень долго пробуждаться, либо погибнет, не ожив.

Вместе с тем криобиоз, гипобиоз и их разновидности представляют серьезный научный интерес. Предстоит найти ответы на многие вопросы: как возникают эти состояния, почему клетки сохраняют жизнеспособность (в частности, при почти полном обезвоживании), с помощью каких молекулярных механизмов происходит пробуждение. Ученые рассматривают и практическое применение этих знаний, например, с целью долгосрочного сохранения продуктов питания, культур клеток или тканей, а возможно, и для заморозки больных людей, с тем чтобы вылечить их в будущем.

 

CC BY-SA 2.0 / Jessicajil / Lesser horseshoe bat (Rhinolophus hipposideros) bats roosting

Летучие мыши во время спячки