Может ли быть полный анабиоз у человека. Тайны анабиоза животных. Химическое индуцирование анабиоза

Анабиоз (от лат. anabiosis — «оживление») — состояние живого организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. По крайней мере, такое определение этому термину дает Биологический энциклопедический словарь.

Коловратка

Анабиоз — широко распространенное явление в животном мире. Например, у насекомых при отрицательных температурах сильно замедляется или практически останавливается все их развитие. В оцепенение могут погружаться летучие мыши, грызуны, некоторые птицы, пресмыкающиеся, амфибии.

Впервые же еще в 1705 году на феномен анабиоза обратил внимание голландский изобретатель микроскопа Антони ван Левенгук. А случилось это после того, как он взял сухой песок, увлажнил его и поместил под окуляр микроскопа. К удивлению Левенгука, неподвижные существа начали двигаться. Это были микроскопические черви — коловратки.

В 1743 году английский естествоиспытатель Джон Тёрбервилл Нидхем наблюдал аналогичное явление у пшеничной нематоды Tylenchus Tritici. Личинки этого червя могли сохраняться не менее двух лет в высушенных зернах пшеницы. Оказавшись же вместе с зернами в почве, личинки нематод «оживали».

В 1777 году итальянский ученый Ладзаро не только подтвердил опыты Левенгука над коловратками, но и открыл тихоходок — микроскопических существ, обитающих во мхах и лишайниках. Оказалось, что и тихоходки, как и коловратки, переносят длительное высушивание и оживают после их увлажнения.

Со временем появилось несколько точек зрения на факторы, позволяющие организмам переносить длительное высушивание. Так, Левенгук предполагал, что коловратки защищены от высыхания плотной оболочкой, удерживающей влагу. В свою очередь, Т. Нидхем считал, что высохшие коловратки сохраняют жизнь без воды и кислорода благодаря каким-то особенностям их организма.

Проходили десятилетия, но интерес к «феномену воскрешения» животных и растений не ослабевал, а, наоборот, привлекал все большее внимание. В конце концов, в 1873 году немецкий ученый Вильгельм Прейер предложил называть это удивительное явление анабиозом.

Многочисленные исследования анабиоза у животных провел русский ученый П.И. Бахметьев. Он изучал воздействие низких температур на физиологию насекомых и млекопитающих, в частности на летучих мышей.

Так, он установил, что температура тела бабочки, помещенной в холодильную камеру, сначала медленно снижалась до — 10 °С, потом быстро поднималась до -1,5 °С, а затем снова падала до -10 °С. Это загадочное явление П.И. Бахметьев назвал температурным скачком.

Давно известно, что вещества могут находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком и газообразном. При этом твердое состояние подразделяется на кристаллическое и аморфное. И когда некоторые вещества переходят из жидкого состояния в твердое, их молекулы тоже образуют кристаллы.

Так вот, в 1938 году американский ученый Б. Лайет установил, что замерзающие организмы погибают в результате того, что в их телах появляются кристаллы льда, приводящие к разрушению мембран и цитоплазмы клеток.

Конечно, анабиоз — это соответствующая реакция организма на определенные условия внешней среды: в частности, на понижение или повышение температуры. Дело в том, что одни животные к столь опасным для их жизни обстоятельствам запасают еду, другие — мигрируют в более благоприятные и кормные места. А третьи — запасов не делают, остаются на месте, но зато могут погружаться в особое состояние, при котором значительно снижается активность метаболических процессов в организме, что приводит к падению температуры, сердечного ритма, частоты дыхания и т.д.

В зимнюю спячку (гибернация) погружаются многие виды моллюсков, ракообразных, пауков и насекомых, а также рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.

Перед погружением в спячку в организме животного происходят сложные физиологические изменения. Так, в преддверии анабиоза в полостях тела, под кожей, вдоль кишок, в груди накапливается жир. Причем запасы эти довольно значительны. Например, перед спячкой вес сусликов увеличивается в три раза по сравнению с весенне-летним сезоном. А в одном из исследований было показано, что у сурка в июне вес подкожного и внутреннего жира равнялся всего 10—15 г, а в августе — 750—800. Значительные жировые накопления делают сони, ежи, бурые медведи, летучие мыши.

Любопытные явления во время зимней спячки происходят в организме черного медведя барибала. Так, в течение 3—5-месячного сна он каждый день расходует около 4000 калорий, при этом не потребляя ни пищи, ни воды и не удаляя из организма продуктов метаболизма.

Этот феномен исследовали американские ученые. Оказалось, что эти особенности организма медведей обусловлены присутствием особого гормона, еще осенью поступающего в ткани его организма из гипоталамуса.

Однако это исследование не дало ответа на очень важный вопрос: что препятствует накоплению в организме барибала ядовитых продуктов метаболизма, которые у бодрствующего медведя выделяются из тела с мочой? Кроме того, было установлено, что когда температура тела у медведя значительно понижается, его начинает бить дрожь. И продолжается это от двух дней до недели — пока температура не придет в норму.

Однако больше всего удивило исследователей медвежье сердце. Дело в том, что, когда во время зимней спячки медведь делает глубокий вдох и выдох, его сердце в течение 10—20 с совсем не бьется. С чем это связано, ученые тоже пока ответить не могут...

Ученым давно известно, что все звери — от медведя до суслика, — впадающие в зимнюю спячку, регулярно ворочаются в своих норах, пробуждаясь от глубокого сна. А ведь во время этих движений сжигается огромное количество так необходимой животному энергии.

В связи с этим явлением у исследователей появился особый интерес к сусликам, в частности к калифорнийским, которые неделями валяются с температурой тела 5 °С, и целых полгода их сердце стучит с периодичностью всего два удара в минуту.

Однако раз в неделю, как по команде, они просыпаются. И конечно же, в это время температура их тела увеличивается. Причем до целых 37 °С! Если подсчитать, то окажется, что на эти пробуждения животное тратит около 80 % запасенной энергии. Безусловно, это ужасное расточительство. К чему оно?

Чтобы ответить на этот вопрос, американские биологи провели наблюдение над этими зверюшками, взяв в качестве подопытных экземпляров 31 суслика, каждому из которых прикрепили миниатюрные температурные датчики. Когда измученные животные впали в зимнюю спячку, им ввели один из углеводов, который повышает температуру тела у бодрствующих зверьков. Но это никак на спящих сусликов не подействовало. Однако, когда они начали просыпаться, температура их тела тут же повысилась, словно им ввели инъекцию накануне.

В связи с этими результатами напрашивался единственный вывод: когда животное спит, его иммунная система полностью отключается и не реагирует на раздражители.

Анабиоз - это состояние резкого замедления жизненных процессов, при котором отсутствуют видимые признаки жизни. В основе явления анабиоза лежит обезвоживание организма (без нарушения структуры белка). Биологическое значение анабиоза- приспособление к неблагоприятным условиям внешней среды. В эксперименте доказана возможность анабиоза у микробов, грибов и других организмов при замораживании их при t-269° и оживание при переносе в благоприятные условия. Явление анабиоза используется при изготовлении живых сухих , консервировании тканей для , длительном сохранении штаммов микроорганизмов.

Анабиоз (греч. anabiosis - оживление, от ana - вновь и bios - жизнь) - состояние 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 же благоприятных условий у организмов, впавших в состояние анабиоза, происходит восстановление жизненных процессов. Типичным примером анабиоза при высушивании служит так называемая скрытая жизнь семян многих растений, которые могут в сухом состоянии сохранять всхожесть 50 лет и более. Анабиоз у животных был открыт А. Левенгуком (1701). 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. П. И. Бахметьев и ряд советских исследователей установили закономерности, характеризующие анабиоз при замерзании насекомых и млекопитающих. 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.

При этом неизбежно возникает ряд принципиально неразрешимых проблем. Любое замораживание приводит к образованию кристаллов льда в клетках тканей , что, в конечном счете, приводит к разрушению их клеточной, и даже молекулярной , структуры. Достичь же скорости замораживания, при которой происходит стеклование тканей, технически невозможно. Применение антифризов едва ли можно считать эффективным, (природа 4,5 миллиарда лет экспериментировала с различными вариантами накопления антифризов, однако оно происходит только у организмов, впадающих в оцепенение ). В то время как для анабиоза или супердиапаузы характерно обезвоживание , и чем оно глубже, тем более длительным может быть анабиоз .

Замораживание тела человека после его смерти, предопределяет невозможность его оживления, даже если удастся избежать образования кристаллов льда. После биологической смерти происходит необратимое разрушение тонких структур коры головного мозга , а именно эти структуры и есть человек как личность, и при их разрушении личность исчезает, чему имеется масса медицинских примеров. Если состояние клинической смерти длится более 8 минут, (при нормальной или повышенной температуре тела) то не рекомендуется проводить реанимацию , потому что восстановление личности, как правило, становится невозможным.

То, что сейчас различные криофирмы ,называют анабиозом , всего лишь экзотическая форма захоронения трупа умершего человека. Все рекламируемые этими фирмами процедуры пропитки тел антифризами, «секретными» разработанными ими составами, особые методики замораживания, не более чем рекламные трюки. Те трупы, которые хранятся в современных криохранилищах. Представляют собой биомассу, у которой нет абсолютно никаких шансов вновь стать вновь тем человеком, которым они были до своей смерти. Однако надо признать, что при размораживании этих трупов можно будет выделить отдельные клетки сохранившие жизнеспособность. Выделить из них генетический материал и клонировать биологическую копию умершего человека. Только возникает один вопрос, а не проще ли размножаться традиционным путём.

В последующих главах мы подробно разберёмся в фактах, которые позволяют столь категорически отвергать анабиоз в той форме, в которой его сейчас активно рекламируют во всём мире, то есть сохранении тела умершего в жидком азоте.

Выясним, возможен ли анабиоз , а не замораживание трупа, хотя бы теоретически и если возможно (а это возможно) то, как можно осуществить не экзотические похороны в жидком азоте, а истинный анабиоз с реальным шансом на выход из него.

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.

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.

Термин «анабиоз» появился в 1873 году по предложению немецкого ученого Вильгельма Прейера, хотя само это явление у животных было открыто Левенгуком еще в 1701 году. Прейер изучал процессы временного прекращения жизнедеятельности различных живых организмов. Сам термин происходит от латинского слова anaboisis, что означает «оживление».

Долгое время это слово знали лишь ученые, но с развитием космонавтики и появлением возможности длительных космических перелетов фантасты ввели в свои произведения обязательный анабиоз. В самом деле – как можно достичь далеких звезд, не «усыпив» астронавта, чтобы потом его «разбудить».

На самом деле анабиоз очень сильно отличается от обычного сна. Если во сне жизненные процессы только слегка замедляются, то в условиях анабиоза они практически прекращаются. Сон – отдых для организма, когда часть органов отдыхает, в то время, как другие – активизируют свою работу. Так, например, мозг во сне очень активно работает, да и прочие органы тоже свою функцию выполняют.

В условиях анабиоза жизнь практически прекращается. Все процессы в организме замедляются почти до полной остановки. И это бывает не только в лабораториях, но и в реальной жизни. Природой предусмотрен анабиоз – как средство выживания в неблагоприятных условиях. Например, к нему часто прибегают микроорганизмы и бактерии. Жизнь в виде спор – это их основной образ жизни. Так они могут существовать десятки лет, хотя обычная, активная, продолжительность их жизни порой – минуты или часы. Стоит только спорам попасть в нормальные условия с подходящей влажностью, температурой и наличием пищи – и тут же спора оживает, превращаясь в активный, живой организм.

Если для микроорганизмов состояние анабиоза естественно, то для более сложных многоклеточных он малодоступен. Хотя есть множество животных, которые с успехом им пользуются. Например, рептилии и земноводные. Где проводят зиму лягушки? Они могут практически вмерзать в лед в полном смысле слова. Так они могут выживать в промерзающем до дна водоеме. Но стоит только пригреть солнцу и растаять льду, как лягушка легко оживает и, как ни в чем не бывало, отправляется по своим делам. Так же могут делать некоторые виды рыб. Давно известно, что карась может появиться в давно пересохшем водоеме, стоит ему заполниться водой. Откуда он там берется? Просто он переживает этот период, зарывшись глубоко в глинистое дно. И так он может ждать очень долго, находясь в анабиозе.

А как же человек? Ведь погружение в состояние анабиоза открыло бы множество возможностей. Это и далекие путешествия к другим планетам и звездам. Это и нашумевшая в свое время возможность «усыпления» неизлечимых больных до поры изобретения лекарства. Продление активной жизни, в конце - концов…

Увы, с млекопитающими теплокровными дело обстоит пока не очень хорошо. Сами по себе они не могут погружаться в состояние анабиоза, а принудительно ученые пока не очень умеют. Проводятся многочисленные эксперименты с различным эффектом, но надежного способа для человека пока не разработали.

Главная идея анабиоза для человека – его глубокое замораживание, до -190 градусов, ведь, как известно, все жизненные процессы тормозятся с понижением температуры. Причем обычное замораживание приводит к разрыву клеток в результате расширения жидкости организма, поэтому здесь не все так просто. Исследования в области замораживания породили новую область науки – крионику, которая как раз и занимается этим.

Первым человеком, попавшим на заморозку, был Джеймс Бэдфорд, у которого был рак легких. Его заморозили 12 января 1967 года в жидком азоте. Этот эксперимент не удался просто по причине халатного отношения. Ведь хранение замороженных тел велось за счет родственников, а они беспокоились об этом не более нескольких лет. Поэтому много замороженных тел просто разложились, из-за нарушения техники, и были захоронены. Однако по неофициальным данным, имеется еще около 200 замороженных человек в различных крионических организациях. Не все они серьезно озабочены исследованиями – некоторые всего-лишь пытаются «сорвать» денег с богатых клиентов, а потом исчезают.

Однако работы в этом направлении продолжаются. Есть и некоторые успехи. Работа затрудняется, как и в случае с клонированием, общественным мнением и противодействием властей. Но история показывает, что если что-то возможно в этом мире – человек рано или поздно изучит это и научится применять.