Анабіоз – що це за явище? Хто впадає в анабіоз? Роль анабіозу як засобу переживання несприятливих умов. Анабіоз: що це за явище і кому воно властиве

Анабіоз спостерігається при різкому погіршенні умов існування (низька температура, відсутність вологи та ін.). У разі сприятливих умов життя відбувається відновлення нормального рівня життєвих процесів. Найбільш стійкі до висушування, нагрівання, охолодження спороутворюючі бактерії, гриби, найпростіші (що утворюють цисту). У багатоклітинних організмів уповільнення життєдіяльності та її майже повна зупинка увійшли до нормального циклу розвитку – насіння, суперечки.

Найдрібніші організми (наприклад, ембріони до восьми клітин) можуть бути кріоконсервовані і потім відновлені. Деякі їх існують в анабіозі до 13 років.

Тварини, що впадають в анабіоз, можуть втрачати половину і навіть три чверті ув'язненої у тканинах води. Анабіоз порівняно з заціпенінням та сплячкою супроводжується глибшим придушенням життєдіяльності.

Явище анабіозу при висушуванні та охолодженні використовується для приготування сухих живих вакцин, тривалого зберігання клітинних культур, консервування тканин та органів.

Є дані про можливість введення ссавців у стан анабіозу за допомогою таких газів, як вуглекислий, аргон, сірководень та ін.

Експерименти

Температурне індукування анабіозу

Зниження температури речовини знижує хімічну активність за рівнянням Арреніуса. Це включає такі життєві процеси, як метаболізм .

Гіпотермічний діапазон

У червні 2005 року вчені Центру досліджень проблем реаніматології ім. П. Сафара, Піттсбурзького університету оголосили про те, що їм вдалося занурити собак в анабіоз і згодом повернути їх до життя, практично без пошкоджень головного мозку. Для цього у тварин викачали кров і замінили ін'єкційним розчином, яким заповнили всю кровоносну систему для утримання живого організму в охолодженому стані. По закінченні трьох годин клінічної смерті кров була повернута до кровоносної системи, а серцебиття було відновлено електричним розрядом. Після чого серце розпочало процес кровообігу у нормальному режимі. Таким чином тварини повернули до життя.

20 січня 2006 року лікарі Центральної лікарні Бостона, штат Массачусетс, оголосили про поміщення свиней в анабіоз подібним методом. Свиням була проведена анестезія і зимитована крововтрата за допомогою скальпеля, як при тяжких травмах (наприклад, проколота аорта, як це могло б статися в автокатастрофі або при вогнепальному пораненні). Після того, як свині втратили приблизно половину їх крові, кров, що залишилася, була замінена охолодженим фізіологічним розчином. Після того, як температура тіла досягла 10 ° C (50 ° F) пошкоджені кровоносні судини були відновлені, і кров була повернута. Цей метод було перевірено 200 разів із 90%-м показником успішності.

Кріогенний діапазон

Це поняття має теоретичний характер і часто сприймається невірно. Людина нездатна пережити анабіоз при кріогенних (екстремально низьких) температурах через пошкодження внаслідок кристалізації води в організмі. Межі сучасної технології та техніки також недостатні для запобігання втраті життєздатності клітин. Фахівці в галузі кріоніки працюють над технологіями, які принципово відрізняються від парадигм анабіозу.

Для повноцінної реалізації анабіозу необхідний надійний метод для запобігання пошкодженню клітин. Внаслідок охолодження та інших фізичних обмежень у поєднанні з токсичністю кріопротектора успішну вітрифікацію в лабораторії можна реалізувати тільки для невеликої кількості тканин. Також існує лише обмежені докази того, що це в принципі можливо, тому що тільки дрібні організми можуть бути піддані безпечній заморозці та вітрифікації. Дослідження з вільноживучою нематодою показали, що спогади можуть бути відновлені, і такі організми можуть пережити вітрифікацію приблизно зі 100% показниками успішності.

Хімічне індукування анабіозу

22 квітня 2005 року в науковому журналі Science було опубліковано статтю, що повідомляє про успішну симуляцію гіпотермічного анабіозу у мишей. Отримані дані мають велике значення, оскільки миші не впадають у сплячку у природі. Лабораторія Марка Б. Рота в Центрі Досліджень раку Фреда Хатчінсона в Сіетлі, штат Вашингтон, помістили мишей у камеру на 6 годин, наповнену сумішшю, в якій на мільйон частинок повітря припадало 80 частинок сірководню. Температура тіла мишей знизилася до 13 ° C і обмін речовин сповільнився в 10 разів, що визначили з вироблення вуглекислого газу та споживання кисню. Вони також викликали гіпоксію на ембріонах нематоди та ембріонах риби Даніо-Реріо, зануривши їх у багатогодинний анабіоз з подальшою реанімацією киснем.

Центральна лікарня Массачусетса в Бостоні за тим самим методом провела гібернацію мишей. Їхній серцевий ритм сповільнили з 500 до 200 ударів на хвилину, дихання впало зі 120 до 25 подихів на хвилину, а температура тіла знизилася до 30 °C (природний: 39 °C). Після двох годин дихання повітрям без сірководню стан мишей повернувся до норми. Необхідні подальші дослідження для розуміння, чи надає газ руйнівний вплив на мозок, враховуючи, що вплив сірководню на організм подібний до водневого ціаніду; це не уповільнює швидкість метаболізму, а скоріше забороняє передачу енергії у клітині через АТФ.

Експерименти на вівцях під снодійним та на частково вентильованих під наркозом свинях не увінчалися успіхом. Імовірно, що у випадку з великими ссавцями це може виявитися нездійсненним. У всякому разі, довгостроковий анабіоз не був реалізований.

Анабіоз людини

Роботи з анабіозу людини поки що перебувають у початковій стадії теоретичних розробок та дослідів над тваринами. Але перші успіхи щодо занурення в анабіоз теплокровних тварин, зокрема мишей, дозволяють припускати, що принципових перешкод для здійснення анабіозу людини не існує.

Занурення космонавтів в анабіоз було запропоновано як один із способів для тривалої міжзоряної чи міжгалактичної подорожі людства. У разі відпадає потреба у кораблі поколінь . Потрібні лише «доглядачі», які контролюють найбільшу частину замороженого населення корабля. Це дозволить значно економити ресурси, необхідні підтримки життєдіяльності екіпажу і пасажирів.

З 1970-х штучно викликана гіпотермія була використана для деяких кардіохірургічних операцій, як альтернатива апаратам «штучне серце-легкі». Однак охолодження забезпечувало обмежену кількість часу для роботи, і існував ризик пошкодження тканин і головного мозку.

В даний час створено багато науково-дослідних проектів, які вивчають, як викликати «штучну сплячку» в організмі людини. Це занурення в стан анабіозу буде також дуже корисним з цілого ряду причин, таких як порятунок життя тяжкохворих або травмованих людей. Стан глибокої гіпотермії допоможе виграти час при очікуванні медичної допомоги.

Фактичні приклади виживання людей, які тривалий час у стані гіпотермії:

• 1999 рік. Анна Бодженхолм, шведський радіолог, пробула в крижаному озері під льодом протягом 40 хв у стані гіпотермії. Її температура тіла знизилася до 13,7 ° C (56.7 ° F). Після реанімаційних заходів прийшла до тями практично без пошкоджень головного мозку.

Див. також

Примітки

1. (Незв.) .
2. Longest-frozen-embryo-baby-born, BBC News (6 July 2005). Перевірено 14 січня 2009 року.
3. Triplets born 13 years apart , Times Online (6 July 2005). Перевірено 24 січня 2010 року.
4. Mihm, Stephen. Zombie Dogs, The New York Times(11 December 2005).
5. Alam HB, Rhee P, Honma K, Chen H, Ayuste EC, Lin T, Toruno K, Mehrani T, Engel C, Chen Z. (2006). “Does the rate of rewarming from profound hypothermic arrest influence the outcome in swine model of lethal hemorrhage?”. J Trauma. Ncbi.nlm.nih.gov. 60 (1): 134-146. DOI :10.1097/01.ta.0000198469.95292.ec. PMID.
6. Doctors claim suspended animation success , The Sydney Morning Herald (20 January 2006). Перевірено 10 жовтня 2006 року.
7. Left between life and death: First "suspended animation" trials set to begin in bid to buy time for stabbing time for stabbing time
8. Cryonet 2008 Suspended Animation vs Cryonics
9. Fahy, Gregory M.; Wowk, Brian (2015). "Principles of Cryopreservation by Vitrification". Methods in Molecular Biology. 1257 : 30-33. DOI :10.1007/978-1-4939-2193-5_2. ISSN 1064-3745.
10. Vita-More, Barranco. «Persistence of Long-Term Memory in Vitrified and Revived C. elegans.» Rejuvenation Research doi: 10.1089/rej.2014.1636

Анабіоз(Від латів. anabiosis - «Оживлення») - стан живого організму, при якому життєві процеси (обмін речовин та ін) настільки сповільнені, що відсутні всі видимі прояви життя. Принаймні таке визначення цього терміну дає біологічний енциклопедичний словник.

Коловратка

Анабіоз - поширене явище в тваринному світі. Наприклад, у комах при негативних температурах сильно уповільнюється чи практично зупиняється їх розвиток. У заціпеніння можуть занурюватися кажани, гризуни, деякі птахи, плазуни, амфібії.

Вперше ще в 1705 році на феномен анабіозу звернув увагу голландський винахідник мікроскопа Антоні ван Левенгук. А трапилося це після того, як він узяв сухий пісок, зволожив його та помістив під окуляр мікроскопа. На подив Левенгука, нерухомі істоти почали рухатися. Це були мікроскопічні черв'яки — коловратки.

У 1743 році англійський дослідник природи Джон Тербервілл Нідхем спостерігав аналогічне явище у пшеничної нематоди Tylenchus Tritici. Личинки цього хробака могли зберігатися щонайменше два роки у висушених зернах пшениці. Опинившись разом із зернами в грунті, личинки нематод «оживали».

У 1777 році італійський учений Ладзаро не тільки підтвердив досліди Левенгука над коловратками, а й відкрив тихоходок — мікроскопічних істот, що мешкають у мохах та лишайниках. Виявилося, що і тихоходки, як і коловратки, переносять тривале висушування і оживають після їх зволоження.

Згодом з'явилося кілька точок зору чинники, дозволяють організмам переносити тривале висушування. Так, Левенгук припускав, що коловратки захищені від висихання щільною оболонкою, що утримує вологу. У свою чергу, Т. Нідхем вважав, що висохлі коловратки зберігають життя без води та кисню завдяки якимось особливостям їхнього організму.

Минали десятиліття, але інтерес до «феномену воскресіння» тварин і рослин не слабшав, а навпаки, привертав дедалі більшу увагу. Зрештою, в 1873 році німецький вчений Вільгельм Преєр запропонував називати це дивовижне явище анабіозом.

Численні дослідження анабіозу у тварин провів російський вчений П.І. Бахметьєв. Він вивчав вплив низьких температур на фізіологію комах та ссавців, зокрема на кажанів.

Так, він встановив, що температура тіла метелика, поміщеного в холодильну камеру, спочатку повільно знижувалася до -10 ° С, потім швидко піднімалася до -1,5 ° С, а потім знову падала до -10 ° С. Це загадкове явище П.І. Бахметьєв назвав температурним стрибком.

Давно відомо, що речовини можуть перебувати в одному з трьох агрегатних станів: твердому, рідкому та газоподібному. При цьому твердий стан поділяється на кристалічний та аморфний. І коли деякі речовини переходять із рідкого стану в твердий, їх молекули також утворюють кристали.

Так ось, в 1938 році американський вчений Б. Лайєт встановив, що організми, що замерзають, гинуть в результаті того, що в їхніх тілах з'являються кристали льоду, що призводять до руйнування мембран і цитоплазми клітин.

Звісно, ​​анабіоз — це відповідна реакція організму на певні умови довкілля: зокрема, зниження чи підвищення температури. Справа в тому, що одні тварини до таких небезпечних для їхнього життя обставин запасають їжу, інші — мігрують у більш сприятливі та кормові місця. А треті — запасів не роблять, залишаються на місці, проте можуть занурюватися в особливий стан, при якому значно знижується активність метаболічних процесів в організмі, що призводить до падіння температури, серцевого ритму, частоти дихання і т.д.

У зимову сплячку (гібернація) занурюються багато видів молюсків, ракоподібних, павуків і комах, а також риб, земноводних, плазунів, птахів та ссавців.

Перед зануренням у сплячку в організмі тварини відбуваються складні фізіологічні зміни. Так, напередодні анабіозу в порожнинах тіла, під шкірою, вздовж кишок, у грудях накопичується жир. Причому ці запаси досить значні. Наприклад, перед сплячкою вага ховрахів збільшується втричі в порівнянні з весняно-літнім сезоном. А в одному з досліджень було показано, що у бабака в червні вага підшкірного та внутрішнього жиру дорівнювала всього 10—15 г, а в серпні — 750—800. Значні жирові накопичення роблять соні, їжаки, бурі ведмеді, кажани.

Цікаві явища під час зимової сплячки відбуваються в організмі чорного ведмедя барибалу. Так, протягом 3—5-місячного сну щодня витрачає близько 4000 калорій, у своїй не споживаючи ні їжі, ні води і видаляючи з організму продуктів метаболізму.

Цей феномен досліджували американські вчені. Виявилося, що ці особливості організму ведмедів обумовлені присутністю особливого гормону, який ще восени надходить у тканини його організму з гіпоталамуса.

Однак це дослідження не дало відповіді на дуже важливе питання: що перешкоджає накопиченню в організмі барибалу отруйних продуктів метаболізму, які у ведмедя, що не спить, виділяються з тіла з сечею? Крім того, було встановлено, що коли температура тіла у ведмедя значно знижується, його починає бити тремтіння. І триває це від двох днів до тижня — поки температура не прийде до норми.

Проте найбільше здивувало дослідників ведмеже серце. Справа в тому, що коли під час зимової сплячки ведмідь робить глибокий вдих і видих, його серце протягом 10-20 з зовсім не б'ється. З чим це пов'язано, вчені теж поки що відповісти не можуть...

Вченим давно відомо, що всі звірі — від ведмедя до ховраха, які впадають у зимову сплячку, регулярно повертаються у своїх норах, прокидаючись від глибокого сну. Адже під час цих рухів спалюється величезна кількість такої необхідної тварини енергії.

У зв'язку з цим явищем у дослідників з'явився особливий інтерес до ховрах, зокрема каліфорнійських, які тижнями валяються з температурою тіла 5 °С, і цілих півроку їх серце стукає з періодичністю всього два удари на хвилину.

Проте раз на тиждень, як за командою, вони прокидаються. І звичайно ж, у цей час температура їхнього тіла збільшується. Причому до 37 °С! Якщо підрахувати, то виявиться, що на ці пробудження тварина витрачає близько 80% запасеної енергії. Безумовно, це жахливе марнотратство. Навіщо воно?

Щоб відповісти на це питання, американські біологи провели спостереження над цими звірятками, взявши як піддослідні екземпляри 31 ховраха, кожному з яких прикріпили мініатюрні температурні датчики. Коли змучені тварини впали в зимову сплячку, їм ввели один з вуглеводів, який підвищує температуру тіла у звірів. Але це ніяк на сплячих ховрахів не подіяло. Однак, коли вони почали прокидатися, температура їхнього тіла відразу підвищилася, ніби їм ввели ін'єкцію напередодні.

У зв'язку з цими результатами напрошувався єдиний висновок: коли тварина спить, її імунна система повністю відключається і не реагує на подразники.

АНАБІОЗ (від грец. anabiosis - пожвавлення), здатність організмів переживати несприятливий час (зміна температури навколишнього середовища, відсутність вологи та ін.) у стані, при якому різко знижується обмін речовин та відсутні видимі прояви життя. При настанні сприятливих умов організм оживає. З анабіозом має багато спільного зимова (при замерзанні) та літня (при зневодненні) сплячки тварин. Однак для анабіозу характерне глибше придушення життєдіяльності. Типовий приклад анабіозу - приховане життя насіння багатьох рослин, що зберігають схожість часом десятки років. Анабіоз спостерігається у вірусів, бактерій, безхребетних, земноводних, плазунів, лишайників, мохів та ін. ін). Анабіоз підвищує опірність організмів впливу факторів при космічних польотах. Явище анабіозу вперше виявлено та описано А. Левенгуком (1701). Див. також Сплячка зимова, Сплячка літня.

• - Стан організму, при якому життєві процеси настільки уповільнені, що відсутні всі видимі прояви життя. А. спостерігається при різкому погіршенні умов існування організму.

  Словник мікробіології

• - "приховане життя", "уявна смерть", стан, коли життєві відправлення організму іноді протягом місяців і років зовсім завмирають, але не припинені і можуть бути повернуті до звичайного стану.

  Сільськогосподарський словник-довідник

• - Анабіоз, стан організму, що характеризується майже повним, але оборотним припиненням або різким уповільненням життєвих процесів. А. ¦ один із пристосувань до несприятливих умов середовища...

  Ветеринарний енциклопедичний словник

• - максимальне призупинення життєдіяльності організму, за якого всі видимі прояви життя відсутні, проте вони можуть відновитися за наявності відповідних умов.

  Словник ботанічних термінів

• - стан організму, при якому життєві процеси різко уповільнюються, що сприяє виживанню його в несприятливих умовах температури, вологості та ін А. поширений у ж-них, р-ній і мікроорганізмів.

  Природознавство. Енциклопедичний словник

• - тимчасовий стан організму, при якому життєві процеси різко сповільнюються, що сприяє виживанню його в несприятливих умовах температури, вологості та ін.

  Сучасна енциклопедія

• - стан організму, що характеризується оборотним майже повним припиненням життєдіяльності за відсутності видимих ​​зовнішніх проявів життя; виникає у нижчих тварин як пристосувальна реакція.

  Великий медичний словник

• - АНАБІОЗ, здатність організмів переживати несприятливий час у стані, при якому різко знижується обмін речовин та відсутні видимі прояви життя.

  Екологічний словник

• - стан організму, при якому життєві процеси тимчасово припиняються або настільки уповільнені, що відсутні всі видимі прояви життя.

  Велика Радянська Енциклопедія

• - стан організму, при якому життєві процеси різко уповільнюються, що сприяє виживанню його в несприятливих умовах температури, вологості та ін.

  Великий енциклопедичний словник

• - ...

  Орфографічний словник російської мови

• - АНАБІОЗ, -а, чоловік. . Різке зниження життєдіяльності організму з подальшим відновленням її за сприятливих умов...

  Тлумачний словник Ожегова

• - анабіоз м. Стан рослинних і тварин організмів, що характеризується різким уповільненням життєвих процесів з метою виживання при несприятливих умовах; призупинення життєдіяльності...

  Тлумачний словник Єфремової

• - анабі"...

  Російський орфографічний словник

• - АНАБІОЗ а, м. Anabiose f. гр.1. біол. Тимчасовий стан тварини чи рослини, у якому майже повністю припиняється обмін речовин, і відсутні всі видимі прояви життя. СІС 1985. 2. перен...

  Історичний словник галицизмів російської

• - пожвавлення тварин, у яких життєвий процес, внаслідок висихання чи задуби, тимчасово ніби припиняється; також висохлих насіння рослин...

  Словник іноземних слів російської мови

"Анабіоз" у книгах