Реален ли с биологической точки зрения полный анабиоз человека

Влияние массовой культуры, особенно кинематографа, велико и неоспоримо. Возьмем, к примеру, анабиоз. Что это такое, люди представляют себе слабо, зато о нем знают все, кто старше трех — пяти лет, благодаря фильмам вроде «Чужих» или «Аватара». Однако в токовании термина существуют определенные, весьма распространенные заблуждения. Большинство скажут, что анабиоз – сон, похожий на смерть. Но такое описание скорее подходит летаргии, которая является болезненным состоянием, сопутствующим сильному истощению, истерии и сильным внезапным волнениям. А состояние анабиоза – защитная, запланированная природой реакция, помогающая пережить регулярные неблагоприятные обстоятельства.

Впервые обнаружил и описал такое явление Левенгук, и случилось это два с половиной столетия назад. В несколько случайном опыте он поместил в воду сухой песок. Спустя какое-то время под микроскопом увидел мелкие организмы в активном состоянии. После высушивания они опять визуально прекратили свое существование. Этих мелких животных Левенгук назвал коловратками – и так впервые был описан анабиоз. Что это за явление, рассказал Вильгельм Прейер. Он же дал ему название, и случилось это гораздо позже, в конце 19 века (а точнее, в 1873 году). Перевод самого термина встречается в двух вариантах. Согласно первому «ана» — «нет», а «биос» — «жизнь». Вторая часть, кстати, переводится всегда одинаково. А вот первая иногда трактуется как «вновь». Соответственно, в первом случае имеем «не жизнь», «мнимая смерть», во втором – «оживление», «возвращение к жизни».

Анабиоз: что это с точки зрения биологии

Все процессы, свойственные впадающему в такое состояние организму, замедлены настолько, что отсутствуют внешние признаки жизни. В этом заключается принцип анабиоза. Состояние проявляется при ухудшении окружающих условий. Наиболее ярко выражен анабиоз у бактерий, простейших, которые способны образовывать цисту, и грибов. По ареалу распространения первое место занимают пустынные создания, реагирующие таким образом на высокие температуры. Еще следует отметить, говоря про анабиоз, что это явление временное, проходящее самостоятельно, как только условия вокруг станут более благоприятными. Никаких дополнительных усилий прилагать для «оживления» не надо.

Виды анабиоза

По периодичности и условиям наступления разделяют анабиоз на вынужденный и сезонный. Первый приходит на помощь способному к нему организму, когда внезапно окружающие условия меняются настолько, что ставят под сомнение его существование. Примером могут служить все те же опыты Левенгука.

Сезонный отличается определенной периодичностью; живые существа впадают в него в неблагоприятный для них сезон и готовятся к нему заранее. Или же он свойствен определенной стадии развития. Характерный пример – цисты, семена, споры, комариные личинки.

Также можно выделить полный (истинный, или настоящий) и неполный анабиоз. Первый в природе чрезвычайно редок – слишком многие условия и факторы должны совпасть. При этом вся биохимия в «спящем» организме останавливается, но способность к восстановлению жизнедеятельности остается. Неполный анабиоз отличается сохранением части биохимических процессов в действии. Список тех, кто его использует, куда более широк.

Кто способен к анабиозу

Перечень не так уж велик, особенно если иметь в виду истинный анабиоз:

• бактерии, образующие споры;
• грибы — не те, что употребляются в пищу, а микроскопические;
• беспозвоночные и простейшие – от кишечнополостных (отдельные виды) до немногих насекомых;
• из позвоночных – рукокрылые, некоторые амфибии (сибирский углозуб и даллия – рыба, которая водится на Чукотке и Аляске);
• у растений – споры и семена, примечательна в этом отношении иерихонская роза, у которой в анабиоз впадают вегетативные органы.

Основные условия

Без обезвоживания организма анабиоз невозможен. Однако не всякое обезвоживание ведет к нему: в процессе анабиоза должна сохранятся структура белка, что для большинства живых организмов недоступно. Если же при дегидратации белок нарушен, восстановление всего организма невыполнимо – он умирает.

Научные споры

Среди ученых нет единого мнения насчет того, какие именно способы борьбы с тяжелыми природными условиями можно отнести к понятию «анабиоз». Что этот термин подразумевает? С тем, что его можно отнести к зимней спячке, согласны далеко не все. Но поскольку большинство процессов заторможены: животное не нуждается в еде, не испражняется, не страдает от холода и не испытывает жажды, продолжает дышать, сердце бьется, а определенные биохимические реакции в теле не останавливаются, многие исследователи все же склоняются к тому, что спячку можно считать вариантом неполного, частичного анабиоза.

А вот приостановка жизненных процессов у хладнокровных уверенно относится к анабиозу всеми учеными. Основанием является уже хотя бы то, что перед впадением в это состояние организм тех же лягушек начинает выработку своего рода антифризов, которые нужны для предотвращения кристаллизации воды внутри клеток, что неизменно ведет к разрыву клеточных мембран и гибели животного. У лягушки останавливается сердце, не работают почки, отсутствует дыхание. А белок – самая уязвимая составляющая организма – преобразовывается в гидрогель, схожий по виду с сухим желатином. В анабиозе лягушка внешне ничем не отличается от мертвой. Однако с потеплением начинает биться сердце, и все функции восстанавливаются.

Перспективы для человека

Если когда-нибудь станет возможным анабиоз человека, медицина немедленно перейдет на следующую ступень. Можно будет сохранять организм пострадавшего в целостности до получения возможности его вылечить. Вполне доступными окажутся межзвездные путешествия (вспоминаем опять космическо-фантастические фильмы). Однако в ближайшем будущем ожидать такого прорыва не приходится.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Реален ли, с биологической точки зрения, полный анабиоз у человека. [16]

Практическое значение для холодильной технологии имеет не состояние анабиоза в понимании П. И. Бахметьева, а состояние переохлаждения и отчасти только лишь начала кристаллообразования. [17]

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. [18]

Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии анабиоза . В земле, которая прилипла к растениям из гербария Кью Гарденс ( Англия) и пролежала вместе с ними в сухом состоянии от 200 до 320 лет, было обнаружено лишь небольшое количество жизнеспособных спор Bacillus subtilis и В. В пробах почвы, хранившихся от 50 до 100 лет, были также обнаружены споры В. По данным такого рода экспериментов, в сухой почве за 50 лет хранения до 90 % спор теряет жизнеспособность. [20]

Позднейшие опыты ряда ученых показали, что трактовка П. И. Бахметьевым состояния анабиоза требует значительных поправок. Далее было доказано, что точка смерти не может совпадать с критической точкой, а лежит значительно выше ее. [21]

Позднейшие опыты ряда ученых показали, что трактовка П. И. Бахметьевым состояния анабиоза требует значительных поправок. Далее было доказано, что точка смерти не может совпадать с критической точкой, а лежит значительно выше ее. Наконец, следует указать и на то, что гибель насекомого наступает не при 100 % — ном вымораживании влаги, а в пределах от Vs до 1 / а общего количества воды в теле насекомого. [22]

Кратко остановимся на некоторых сравнительных аспектах проблемы экзогенного покоя — анабиоза клеток искусственно получаемых покоящихся суспензий и сухих препаратов, так как эти вопросы являются предметом многих специальных публикаций. [23]

Высушенные до влажности около 8 % дрожжевые клетки находятся в состоянии анабиоза . Для сушки наиболее пригодны дрожжи плотной консистенции с содержанием внеклеточной влаги 12 — 17 % при общей влажности 70 — 71 % — Вода в дрожжевой клетке находится в форме адсорбционно и осмотически связанной. Адсорбционно связанная влага прочно удерживается коллоидами клетки и трудно испаряется. Осмотически связанная влага ( влага набухания), так же как и внеклеточная, удаляется без нарушения структуры клетки. [24]

Вполне мыслима такая ситуация, когда человек, погруженный в состояние анабиоза , будет реанимирован, например, через тысячу лет. [25]

Таким образом, основными причинами повреждений клетки в процессе искусственного перехода в анабиоз являются: несбалансированное по количеству и скорости удаление свободной и связанной клеточной воды и неподготовленность субклеточных структур к такому стрессу как обезвоживание и изменение ионного гомеостаза клетки. [26]

В настоящее время обозначены общие подходы к подготовке клеток для их ввода в анабиоз и последующей реактивации. [27]

Перспектива применения низких температур для временного замедления жизненных процессов, длительного сохранения живых существ в состоянии анабиоза давно волнует биологов, медиков и работников сельского хозяйства. Особенно большой вклад в подготовку решения этой проблемы внес русский биолог П. И. Бахметьев, в 1900 — 1912 гг. исследовавший способность некоторых насекомых и амфибий оживать после замораживания и оттаивания и выяснивший законы кристаллизации в них воды. [28]

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. [29]

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. [30]

Реален ли с биологической точки зрения полный анабиоз человека

Доброго времени суток.

1) Реален ли с биологической точки зрения полный анабиоз у человека?

2) Какие формы внутривидовых связей могут возникать между растениями клевера на одном лугу?

3)Какие изменения в возрастной и половой структуре популяции серой крысы желательны с точки зрения человека, старающегося сократить ее численность?

Привет народ, помогите плиз решить задачу по экологии:Общее содержание углекислого газа в Атмосфере Земли составляет 1100 млрд.т. Установлено, что за один год растительность ассимилирует (усваивает, поглощает) почти 1 млрд.т. углерода. Примерно столько же его выделяется в атмосферу. Определите, за скока лет весь углерод атмосферы пройдет через организмы( атомная масса углерода 12, кислорода 16).

А то даже не знаю как и через что это считать.

Ученые впервые введут человека в состояние анабиоза

Ученые из США планируют провести первые в истории клинические испытания по погружению людей в состояние анабиоза. Эти испытания одобрены американской Комиссией по контролю лекарств и продуктов (FDA) и нужны для того, чтобы дать возможность хирургам спасти жизнь человеку при тяжелых ранениях.

Анабиоз – состояние живого организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Термин был предложен в 1873 году немецким ученым Вильгельмом Прейером.

Главной задачей исследователей является нахождение возможности сохранения жизни человеку при тяжелых ранениях и большой потере крови. На это, собственно и нацелена технология охлаждения тела, которая позволит вводить человека в искусственную смерть. Жизненно важные органы в этом состоянии как бы засыпают и в меньшей степени страдают от недостатка питания. У врачей между тем появляется дополнительное время и, соответственно, шансы спасти больного существенно возрастают.

Чтобы ввести человека в состояние анабиоза, питтсбургские врачи заменят кровь больного специальным соляным раствором – он будет охлаждать тело изнутри. Восстановить циркуляцию крови и «оживить» человека можно будет при помощи аппарата искусственного кровообращения.

Технически этот процесс выглядит следующим образом. В аорту больного при помощи специальной канюли вводится охлаждающий раствор. Он проходит через сердце и достигает первого органа, нуждающегося в сохранении, – мозга. Спустя 15 минут после этого тело пациента охлаждается на10 градусов. В результате человек перестает дышать, сердце у него не бьется и мозговая активность также не регистрируется. То есть, по сути, человек умирает. Но в связи с тем, что в этом состоянии обмен веществ в клетках почти не происходит, им не нужен кислород. Бескислородные реакции позволяют выработать небольшое количество энергии, которое нужно в этом состоянии. В нормальных температурах клетки способны жить в таком анаэробном состоянии всего пару минут, а в охлажденном состоянии – часы.

После этого пациента отключают от всех аппаратов и переводят в операционную. Врачи, справившись с тяжелым ранением, выводят соляной раствор из тела больного, возвращают его кровь, после чего приступают к интенсивной терапии для оживления.

Мы останавливаем жизнь, но нам не нравится называть это анабиозом, потому что это звучит как научная фантастика. Так что мы называем это неотложное сохранение и восстановление.

– Сэмюэль Тишерман, хирург и руководитель исследования

Если пациент появляется в больнице через два часа после смерти, мы не можем его оживить. Но если его ввести в анабиоз до момента смерти, то есть шанс вернуть его к жизни, когда анатомическая проблема будет устранена.

– Питер Ри из Университета Аризоны, соавтор исследования

Данная технология введения живых существ в анабиоз была разработана учеными еще в 2000 году. Тогда Питер Ри провел испытания на свиньях. В результате эксперимента удалось вернуть к жизни 90% обреченных лабораторных животных.

После того как мы провели эти эксперименты, само определение смерти изменилось. Каждый день на работе я констатирую смерть пациентов. У них нет признаков жизни, нет ни сердцебиения, ни мозговой активности. Я подписываю бумаги, но в глубине души я понимаю, что они на самом деле не мертвы, – я могу их временно выключить. Однако вместо этого мне приходится отправлять их в морг. Это очень печально, зная, что на самом деле есть решение. Мы уже можем законсервировать клетки.

– Питер Ри из Университета Аризоны, соавтор исследования

В первых клинических испытаниях по погружению людей в состояние анабиоза примут участие 10 больных, находящихся в состоянии клинической комы после большой потери крови. Результаты их выживаемости будут сравнивать с десятком аналогичных пациентов, которых будут пытаться спасти традиционными способами. На основе таких экспериментов ученые в дальнейшем смогут представить свои статистические выводы.

Реален ли с биологической точки зрения полный анабиоз человека

Сообщение Аццкий Инженер » 07 авг 2017, 14:53

Путешествие в глубокий космос

Мы написали несколько статей на Universe Today о том, насколько сложно будет путешествовать к другим звёздам. Отправка крошечных беспилотных зондов через огромные расстояния между звёздами по-прежнему является научной фантастикой. Но послать людей в такое путешествие? Это вообще непостижимый уровень технологии.

Например, ближайшей звездой является Проксима Центавра, расположенная всего в 4,25 световых годах от нас. Для сравнения, космическому кораблю «Вояджер», самому отдалённому объекту, когда-либо построенному людьми, понадобилось бы около 50 000 лет, чтобы совершить это путешествие.

Не знаю, как вы, но я не ожидаю, что буду жить 50 000 лет. Нет, мы, конечно, хотим путешествовать быстрее. Но проблема в том, что ускорение требует много энергии, новых принципов движения, о которых мы пока лишь мечтаем. Более того, если вы полетите слишком быстро, простая пылинка, проплывающая сквозь пространство, станет невероятно опасной.

Основываясь на наших современных технологиях, более вероятно, что нам не придётся спешить во время полёта к другой звезде.

И если вы собираетесь лететь медленно, у вас есть несколько вариантов. Создать корабль поколений, в котором бы рождались целые поколения людей, проживали жизни, а затем умирали во время сотен или даже тысяч лет полёта к другой звезде.

Представьте, что вы один из таких людей, которым суждено жить и умереть, никогда не увидев конечной цели. Особенно, когда вы смотрите в окно и видите проносящийся мимо корабль с варп-двигателем и счастливыми туристами, направляющимися к Проксиме Центавра. Они дождались приводов для варпа.

Нет, вы бы хотели спать во время полёта к ближайшей звезде, так что, когда вы доберётесь туда, для вас словно не пройдёт времени. И даже если варп-двигатель придумают во время вашего сна, вам не пришлось было видеть самодовольные лица туристов, проносящихся мимо.

Возможен ли анабиоз человека? Можем ли мы растянуть его на долгий срок, чтобы пережить дальний полёт и проснуться снова?

Прежде чем я начну, предположим, что мы никогда не сольёмся с нашими роботами, не загрузим себя в сингулярность и не полетим через пространство в кибернетических телах не зная печали.

По какой-то причине вся эта сингулярность не сработала, или роботы объявили забастовку и больше не захотели заниматься нашей космической разведкой. Итак, работа по освоению космоса вернулась к нам, хрупким, живущим всего 80 лет млекопитающим. Именно нам предстоит изучение Солнечной системы и других звёзд, экспансия человечества в космосе.

Космонавты, изучающие поверхность Марса в представлении художника. Источник изображения: NASA / JSC / Pat Rawlings, SAIC

Ну ладно, мы знаем, что это будут роботы. Но научная фантастика говорит нам совсем другое, поэтому давайте нырнём в неё.

Мы знаем животных, включая млекопитающих, регулярно впадающих в спячку в природе. Чтобы выжить в суровые зимы, они замедляют сердечный ритм до нескольких ударов в минуту. Им не нужно ни есть, ни пить, они живут на запасах жира в течение нескольких месяцев, пока еда не вернётся.

Не только медведи и грызуны впадают в спячку, между прочим есть и пара приматов, включая толстохвостого карликового лемура с Мадагаскара. На генеалогическом древе они находятся не очень далеко от нас, так что есть надежда и на анабиоз человека.

На самом деле, медицина уже занялась человеческим анабиозом чтобы улучшить шансы на выживание после сердечных приступов и инсультов. Современное состояние этой технологии очень многообещающее.

Учёные используют метод, называемый терапевтической гипотермией, который снижает температуру тела человека на несколько градусов. Они используют пакеты со льдом или холодильники и даже пытаются ввести охлаждённый физраствор в систему кровообращения. При пониженной температуре обмен веществ у человека замедляется, и он оказывается в бессознательном состоянии в оцепенении.

Но фокус заключается в том, чтобы не сделать его настолько бессознательным, что человек умрёт. Это тонкая грань.

Результаты были ошеломляющими. Люди оставались в состоянии оцепенения до 14 дней, пройдя несколько циклов.

Терапевтическое использование оцепенения все ещё находится в стадии исследования, и врачи изучают, будет ли оно полезно людям с сердечными приступами, инсультами или даже прогрессированием таких заболеваний, как рак. Они также пытаются выяснить, есть ли какие-либо проблемы, но пока не нашли никаких долгосрочных осложнений при помещении человека в оцепенение.

Пару лет назад SpaceWorks Enterprises представила NASA отчёт о том, как они могут использовать эту терапевтическую гипотермию для длительных космических перелётов в Солнечной системе.

В настоящее время полёт на Марс занимает около 6-9 месяцев. И за это время люди будут тратить драгоценный воздух, воду и пищу. Но в состоянии оцепенения, по оценке SpaceWorks, экипаж сократит свой метаболизм на 50 – 70%. Меньше обмен веществ – меньше ресурсов. И меньше груза, который нужно отправить на Марс.

Космонавтам не нужно передвигаться, так что вы могли бы держать их мило спящими в уютных маленьких капсулах. И они не передрались бы внезапно друг с другом после 6-9 месяцев перелёта.

Мы знаем, что невесомость отрицательно влияет на организм, она проявляется в потере костной массы и атрофии мышц. Обычно астронавты ежедневно тренируются целыми часами, чтобы противодействовать негативным последствиям пониженной силы тяжести. Но SpaceWorks считает, что было бы более эффективно погрузить космонавтов во вращающийся модуль и позволить искусственной гравитации выполнять работу по поддержанию нормального состояния их мышц.

Они предлагают модуль высотой 4 метра и шириной 8 метров. Если вы вращаете его с 20 оборотами в минуту, вы получаете эквивалент земной гравитации. На 11,8 об / мин она похожа на гравитацию Марса. На 7,8 об / мин – на лунную гравитацию.

Обычно быстрое вращение в маленькой капсуле крайне неудобно, так как люди будут испытывать различные силы в разных частях своих тел. Но помните, что экипаж будет в состоянии оцепенения, поэтому им будет всё равно.

Текущие планы по отправке колонистов на Марс потребуют 40 тонн продовольствия для 6 человек. Но, согласно SpaceWorks, вы можете уменьшить вес до 15 тонн, если просто погрузите их в сон. И экономия будет ещё больше с большим количеством космонавтов.

Экипаж, вероятно, не будет спать всю дорогу. Вместо этого они будут спать циклами в течение нескольких недель. По очереди, чтобы проснуться, проверить состояние космического корабля и экипажа и вернуться в свои капсулы.

Каково сейчас состояние исследований? NASA финансировало фазу 1 предложения SpaceWorks, а в июле 2016 года NASA занялось фазой 2, в которой будет дополнительно исследовать этот метод для миссий на Марс, и как его можно использовать ещё дальше в Солнечной системе.

Илон Маск должен быть заинтересован в их проекте модуля на 100 человек для отправки колонистов на Марс.

Кроме того, Европейское Космическое Агентство также изучает анабиоз человека и возможный способ обеспечения дальнего космического полёта. У них есть планы протестировать технологию на различных не впадающих в спячку млекопитающих, таких как свиньи. Если их результаты будут положительными, мы увидим, как европейцы продвинут эту технологию вперёд.

Можем ли мы пойти ещё дальше, заставив людей спать в течение десятилетий и, возможно, даже веков, которые потребовались бы для путешествия между звёздами?

Прямо сейчас, ответ – нет. У нас нет какой-либо технологии в нашем распоряжении, которая могла бы это сделать. Мы знаем, что микробы могут быть заморожены в течение сотен лет. Сейчас в части Сибири, оттаявшей после веков вечной мерзлоты, пробуждаются древние микробы, вирусы, растения и даже животные. Но ничего, близкого к человеку.

Когда людей замораживают, в их клетках образуются кристаллы льда, разрывающие их. Существует направление исследований, дающее некоторую надежду: крионика. Замена жидкости организма человека антифризом, который не образует разрушающие кристаллы.

Учёные успешно заморозили, а затем разморозили 50 миллилитров (почти четверть чашки) ткани без какого-либо ущерба.

В ближайшие несколько лет мы, вероятно, увидим, как технология будет улучшена для сохранения трансплантируемых органов, целых тел и, возможно, даже людей. Тогда эта идея из научной фантастики, возможно, станет реальностью. И мы, наконец, сможем спать в пути между звёздами.

Возможен ли анабиоз человека?

Анабиоз — состояние резкого замедления жизненных процессов, при котором отсутствуют видимые признаки жизни. В настоящее время, живые существа могут его достигнуть двумя основными способами: высушивание и замораживание.

Высушивание по отношению к многоклеточному макроорганизму применять бессмысленно, в то время как замораживание могло бы помочь людям с анабиозом, если бы не одно «но»: вода, несмотря на все её плюсы, обладает мерзким свойством расширяться при затвердевании, тем самым повреждая клеточную структуру, не говоря уже о жизни макроорганизма. Однако, к примеру, деревья приспособились к зимним холодам при помощи растворения в воде различных смол, чтобы помешать вышеописанному явлению.

Когда человечество научится изменять свойства воды теми или иными способами без вреда для макроорганизма, анабиоз человека станет реальным явлением.

Известны ли случаи анабиоза людей?

Известны ли случаи анабиоза людей?

Конечно, известны. Анабиоз или летаргический сон используют некоторые йоги для проведения своих ритуалов посвящения. Так, например, есть практика закапывания человека в могилу на три дня. Обычному человеку там не продержаться и часа, а долгими годами тренирующие свое сознание и дыхание легко проходят подобные испытания, приводя свое тело в состояние близкое смерти. Существуют йоги, впадающие в анабиоз во время длительных медитаций. Летаргический сон в редких случаях могут использовать шаманы для своих целей.

К этим людям не допускают обычных людей, об этих людях не кричат на каждом углу. Так рождаются легенды.

Например, существует русская сказка О мёртвой царевне и о семи богатырях. «Сказка — ложь, да в ней намёк, добрым молодцам урок».
Или есть мнение, что при вскрытии могилы Николая Гоголя обнаружилось перевернутое тело, указывающее на то, что он очнулся в могиле и пытался выбраться.
Есть даже истории, что раньше на кладбищах к могилам привязывали колокольчики, чтобы ненароком заживо закопанные, очнувшись в гробу, могли сообщить о себе.
А некоторые даже задаются вопросом, зачем патологоанатомы обязательно вскрывают все мертвые тела, поступающие к ним?
И три дня после смерти тело не хоронят, помимо прочих причин, еще из опасения случайного летаргического сна.

Анабиоз с помощью техники пока только проходит стадии изучения. Официальных положительных результатов экспериментов с людьми на текущий момент не известно.

Анабиоз у людей существует. Но обычные люди не могут контролировать его сознательно ни на входе ни на выходе.

Космические горизонты анабиоза

С тех пор как стало ясно, что наша Земля — лишь небольшая частица огромного мироздания, человек лелеял мечту, что и на других небесных телах живут мыслящие существа, с которыми можно установить контакт. И вот уже решена первая задача на этом пути — человек создал аппарат, который помог ему вырваться из цепких объятий земного тяготения. Мы подошли к следующему этапу проникновения в космос. По-видимому, это будут сначала длительные полеты вокруг Земли, затем обследование планет солнечной системы.

На первом этапе освоения космоса самыми трудными были задачи технические: создание двигателей, позволяющих вывести очень большие грузы на орбиту, разработка прочного корпуса корабля, аппаратуры, поддерживающей нормальные условия в кабине, и так далее.

Следующий этап освоения космического пространства полеты к другим планетам — потребует решения не только технических вопросов. Он поставит целый ряд сложнейших биологических проблем.

Для полета космического корабля к Луне — он займет не очень много времени, скажем, несколько дней или недель — нужны небольшие запасы кислорода, пищи и воды. Но при путешествии, например, на Марс и Венеру, не говоря уже о других планетах, запастись всем необходимым с Земли просто невозможно. Элементарные расчеты показывают, что вес запасов на десять—пятнадцать суток достигает веса членов экипажа, а запасы на год превысят вес экипажа примерно в шестьдесят раз. При полетах же к планетам солнечной системы вес запасов выразится буквально астрономическими цифрам.

Следовательно, обеспечить жизнь людей при будущих длительных полетах существующими методами нереально. Необходимо пересмотреть эти вопросы с совершенно других позиций, иначе дальнейшее освоение космоса окажется невозможным.

По мысли К. Э. Циолковского, в кабине космического корабля надо воспроизвести естественные взаимоотношения человека с природой, существующие на Земле. Миниатюрная модель, в которую входят все материальные и энергетические связи человека, должна представлять собой замкнутую систему, работающую за счет энергии солнечного излучения.

Таким образом, в кабине космического корабля должна быть создана замкнутая экологическая система круговорота веществ, сходная с круговоротом веществ на нашей планете. Образно говоря, необходимо «сотворить мир» в небольшом пространстве, где строго дозированы растительные и животные организмы. Это, во-первых, круговорот воды, а во-вторых, круговорот в растительном и животном мире, который дает необходимое количество питательных веществ и кислорода.

Простые на первый взгляд вопросы, связанные с созданием замкнутого комплекса, становятся чрезвычайно сложными, если посмотреть на них пристальнее. Возьмем хотя бы одну сторону проблемы — надежность.

Если механическим элементам замкнутого цикла можно придать большую прочность, или взять с собой необходимое количество запасных частей, или, наконец, изготовить какие-то части и на самом корабле, то как быть, если нарушится какой-либо участок в звене биологической цепи? Это нарушит весь замкнутый цикл. И даже временное нарушение какого-либо цикла (что вообще трудно исключить при длительном полете) несет опасность заболеваний или даже гибели животных и растений. Наконец, самая серьезная опасность кроется в самих биологических процессах: биологические свойства, особенно растительных организмов, могут резко измениться в результате длительной невесомости, вибрации, космического излучения и целого ряда других известных и неизвестных еще нам причин. Насколько велика эта опасность, можно судить хотя бы по тому, что даже в лабораторных условиях при незначительном нарушении технологии выращивания у хлореллы могут измениться свойства и возникнуть новые, например, резко сократится производство кислорода или же полученная биомасса станет малопригодной для питания.

Как же оградить будущих путешественников от этой опасности? Ведь нельзя же взять, как запасные части, растения и животных, входящих в замкнутый экологический цикл круговорота веществ? А почему бы и нет?

В природе известны явления, когда жизненные процессы ослабевают настолько, что животное или растение внешне кажется безжизненным, но при определенных условиях как бы «воскресает». Такое состояние получило название анабиоза (анабиоз — более или менее полное угнетение жизненных процессов, производящее впечатление смерти). Животные или растения, находящиеся в состоянии анабиоза, или спячки, потребляют очень мало кислорода, их не нужно кормить. Важным достоинством животных организмов, находящихся в подобном состоянии, является их повышенная устойчивость к воздействию самых неблагоприятных факторов окружающей среды. Например, инфекционные болезни у них не развиваются, многие яды, смертельные для организма в обычных условиях, здесь оказываются бессильными. Даже физические воздействия — явно смертельные — переносятся животными сравнительно легко, если у них понижен обмен веществ.

Полученные данные показали, что выживаемость охлажденных животных при больших перегрузках резко повышается. Причем оказалось, что устойчивость животных к перегрузкам (ускорениям) зависит от интенсивности обмена веществ. Например, при охлаждении тел крыс до температуры 28-22° они могут вдвое легче выдерживать огромные ускорения — в тридцать раз превышающие земное. А если животные находятся в состоянии сверхглубокой гипотермии с температурой тела 5-8°, их жизнедеятельность восстанавливается даже после пятиминутного воздействия ускорений в 70—80g. В этом случае кровь становится в 5—6 раз тяжелее ртути. Если бы, скажем, эти ускорения (перегрузки) были получены не на центрифуге, а в условиях космического полета, то уже через 5 минут корабль сумел бы развить вторую космическую скорость и стать спутником Солнца. Разве это не реальное приближение к ранее фантастической идее «из пушки на Луну»?

Или другой пример. Удается вернуть к жизни крыс, которые в состоянии глубокой гипотермии двадцать минут находились в условиях высокого разрежения, соответствующего высоте 18—20 км, где все живое гибнет в течение первых же секунд. Следует отметить, что сохранение жизни при столь значительных перегрузках и разрежениях не предел, поэтому необходимо дальнейшее изучение этой проблемы.

А нельзя ли человека погрузить в состояние, близкое к анабиозу, или спячке? Являются ли все эти соображения плодом фантазии или в них есть частица реальной действительности? Прежде чем ставить этот вопрос в научном плане, необходимо кратко остановиться на самой принципиальной возможности охлаждения растительных и животных организмов, способности их тканей переносить низкие температуры и восстанавливать жизнедеятельность. Это интересовало ученых уже давно.

Оказалось, что семена некоторых злаковых растений, пробыв какое-то время в сильно разреженном пространстве при температуре, близкой к абсолютному нулю, после этого прорастали и сохраняли свои биологические свойства.

С начала прошлого века и до настоящего времени большой интерес у ученых вызывает способность бактерий переносить очень низкие температуры. Так, светящиеся бактерии, охлажденные до температуры жидкого водорода (—253°) и даже жидкого гелия (—269°), после оттаивания восстанавливали свою жизнедеятельность и вновь начинали светиться. Сейчас уже научно доказано, что жизнь светящихся бактерий сохраняется и в более жестких условиях, приближающихся к условиям космического пространства. Более того, оказалось, что почти в полном вакууме при температурах, близких к абсолютному нулю, некоторые наши земные микроорганизмы сохраняются даже лучше, чем в идеальных условиях земных лабораторий. В основном эти данные и породили новую науку — экзобиологию, которая предполагает, что простейшие формы жизни попали когда-то на Землю из бесконечных просторов космического пространства.

Обычный лед наших прудов содержит огромное количество различных животных организмов. В состав его фауны входят представители многих групп пресноводного зоопланктона — около 100 видов: простейшие моллюски, насекомые, паукообразные и т. д. При таянии большая часть этих животных оживает уже через несколько минут. И такой зимний анабиоз биологически оправдан.

В чем же трудность введения высших теплокровных животных и человека в состояние зимней спячки? Главная сложность состоит в том, что при охлаждении теплокровного организма «включаются» сложные механизмы веками сложившейся терморегуляции. Возникает сильная дрожь — главный источник теплопродукции в организме. Затем приходит истощение энергетических ресурсов и наступает замерзание. При этом происходит истощение и травматизация организма. Только в последние десятилетия в связи с развитием фармакологии появились вещества, позволяющие резко снижать жизнедеятельность организма и прекращать дрожь.

Работами французских ученых Лабори и Гюгенара был сделан большой вклад в решение этого вопроса. Они впервые с помощью фармакологических веществ вызвали у человека состояние, аналогичное зимней спячке. В таком состоянии теплокровный организм становится малочувствительным к воздействию вредных и даже разрушающих агентов внешней среды. Этим воспользовались хирурги и в настоящее время, используя гипотермию, проводят сложнейшие операции почти во всех клиниках мира.

Но продолжительность даже самой сложной операции исчисляется часами. А можно ли погрузить человека в такое состояние на несколько суток или недель? В этом плане интересны опыты американских ученых, проводившиеся над больными раком, у которых опухоли не поддаются лечению радиоактивными веществами.

Постановка опыта была крайне простой. Пациенту давались наркоз. Когда он засыпал, его со всех сторон обкладывали резиновыми мешками со льдом — температура тела понижалась до 32,2—29,4°. Человек впадал в состояние окоченения, или «зимней спячки», все процессы обмена веществ значительно снижались. В таком состоянии больной выдерживался пять суток, затем его отогревали, растирали, давали горячий кофе. Пробудившись, он ничего не помнил о том, что с ним происходило, и не испытывал никаких неприятных ощущений.

Через несколько дней опыт повторялся. И так несколько раз. В общей сложности пациент выдерживался в состоянии анабиоза до 40 дней. В результате столь продолжительного охлаждения боли, вызываемые опухолью, уменьшались или совсем исчезали. Становилась меньше и сама опухоль. В двух случаях как указывают авторы, опухоль вовсе исчезла. Однако будет или не будет использован метод глубокого охлаждения в терапевтических целях, покажут дальнейшие исследования. С биологической точки зрения здесь интереснее всего сама возможность погружать человека на 40 суток в нестоящую спячку без вреда для него, возможность понижать температуру его тела до 29—27,7°.

Дальнейшее изучение этого состояния у человека, да и вообще у теплокровных позвоночных представляет огромный интерес. Ведь в будущем состояние анабиоза может оказаться единственным средством спасения жизни экипажа в каких-либо аварийных ситуациях, возможность которых в длительных полетах нельзя не учитывать.

Реален ли с биологической точки зрения полный анабиоз человека

§ 3. Основные пути приспособления организмов к среде

Вспомните
Строение клетки
Обмен веществ
Терморегуляция

Многие организмы в течение жизни периодически испытывают влияние факторов, сильно удаляющихся от оптимума. Им приходится переносить и сильную жару, и сильные морозы, и летние засухи, и пересыхание водоемов, и нехватку пищи. Как приспосабливаются они к таким экстремальным ситуациям, когда нормальная жизнь сильно затруднена?

При ухудшении условий среды многие виды способны приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние скрытой жизни. Это явление было обнаружено в начале XVIII столетия Антони ван Левенгуком, который впервые наблюдал в сделанный им микроскоп мир мелких организмов. Он заметил и описал, что некоторые из них могут полностью высыхать на воздухе, а затем «оживать» в воде. В высушенном состоянии они кажутся полностью безжизненными. Позднее такое состояние мнимой смерти было названо анабиозом («ана» — нет, «биос» — жизнь).

Глубокий анабиоз — это практически полная остановка обмена веществ. В отличие от смерти организмы могут при этом возвращаться к активной жизни. Переход в состояние анабиоза чрезвычайно расширяет возможности выживания организмов в самых суровых условиях. В опытах высушенные семена и споры растений, некоторые мелкие животные — коловратки (рис. 9), нематоды выдерживают длительное время температуры жидкого воздуха (-190 °С) или жидкого водорода (-259,14 С).

Состояние анабиоза возможно лишь при полном обезвоживании организмов. При этом важно, чтобы потеря воды клетками тела не сопровождалась нарушением внутриклеточных структур. Большинство видов к этому не способно. Например, в клетках высших растений имеется обычно большая центральная вакуоль с запасом влаги. При высыхании она исчезает, клетка меняет форму, сжимается, и ее внутреннее строение нарушается. Поэтому глубокий анабиоз в природе встречается редко. Однако замедление обмена веществ и понижение жизнедеятельности в неблагоприятных условиях — явление широко распространенное. Клетки тела при этом частично обезвоживаются, происходит также и другая перестройка их состава. Состояние организмов, близкое к анабиозу, называют криптобиозом или скрытой жизнью («криптос» — скрытый). В состоянии пониженного обмена веществ организмы резко повышают свою устойчивость и очень экономно тратят энергию.

К явлениям скрытой жизни относятся оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в почве, а мелких обитателей — в пересыхающих водоемах (рис. 10). В неактивном состоянии часто находятся в природе многие виды бактерий, пока не возникнут благоприятные условия для их размножения.

Скрытая жизнь — очень важное экологическое приспособление. Это возможность переживать неблагоприятные изменения среды обитания. При восстановлении необходимых условий организмы вновь переходят к активной жизни.

Переходя в состояние оцепенения или покоя, растения и животные как бы подчиняются воздействиям среды, экономя при этом затраты на свое существование.

Другой, прямо противоположный путь выживания организмов связан с поддержанием постоянства внутренней среды, несмотря на колебания воздействий внешних факторов. Обитая в условиях изменчивой температуры, теплокровные животные — птицы и млекопитающие — поддерживают внутри себя постоянную температуру, оптимальную для биохимических процессов в клетках тела.

Рис. 1 1 .

Клетка черешка листа сахарной свеклы: 1 — хлоропласты; 2 — ядро; 3 — вакуоли; 4 — цитоплазма; 5 — митохондрии; 6 — клеточная оболочка

В вакуолях клеток наземных растений содержатся запасы влаги, что позволяет им жить на суше (рис. 11). Многие растения способны переносить сильные засухи и расти даже в жарких пустынях.

Такое сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии и специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов.

Каждый из двух описанных путей выживания имеет свои преимущества и недостатки. При возможности тормозить обмен веществ и переходить к скрытой жизни организмы экономят энергию и повышают устойчивость, но не способны к активности при ухудшении условий. При регуляции температуры и запасов влаги в теле представители различных видов могут поддерживать нормальную жизнедеятельность в очень широком диапазоне внешних условий, но тратят при этом много энергии, которую им необходимо постоянно восполнять. Кроме того, такие организмы очень неустойчивы к отклонениям режима их внутренней среды. Например, у человека повышение температуры тела всего на 1 °С свидетельствует о нездоровье.

Кроме подчинения и сопротивления воздействию внешней среды, возможен и третий способ выживания — избегание неблагоприятных условий и активный поиск других, более благоприятных местообитаний. Этот путь приспособлений доступен только подвижным животным, которые могут перемещаться в пространстве (рис. 12).

Рис. 13. Гнезда и норы животных

Например, зимующие тетерева и рябчики на большую часть суток зарываются в снег, где гораздо теплее. Многие животные устраивают жилища — норы и гнезда, защищающие их от внешних воздействий. Это тоже путь избегания неблагоприятных факторов (рис. 13). Ярким

Рис. 14. Стая журавлей

Рис. 15. Главнейшие направления пролетных путей птиц

примером избегания зимней бескормицы и холодов являются дальние перелеты птиц (рис. 14, 15).

Все три пути выживания могут сочетаться у представителей одного и того же вида. Например, растения не могут поддерживать постоянную температуру тела, но многие из них способны регулировать водный обмен. Холоднокровные животные подчиняются неблагоприятным факторам, но могут и избегать их воздействия. В целом же мы видим, что при огромном разнообразии живой природы в ней можно выделить лишь несколько основных путей приспособительного развития видов.

Увеличение устойчивости организмов в состоянии скрытой жизни находит широкое применение в хозяйственной практике. В специальных хранилищах создаются особые режимы для длительного хранения семян растений, культур микроорганизмов, спермы ценных сельскохозяйственных животных. В медицинской практике разработаны особые условия для сохранения донорской крови, пересаживаемых органов и тканей. Есть проекты по сохранению половых клеток исчезающих видов животных и растений, с тем чтобы в дальнейшем иметь возможность восстановить их в природе.

Главные пути выживания организмов при ухудшении условий —

либо временный переход в неактивное состояние, либо

сохранение активности при дополнительных затратах энергии,

либо избегание неблагоприятного фактора и перемена мест

обитания. У разных видов эти пути реализуются по-своему.

• Примеры и дополнительная информация

1. Длительность жизни покоящихся семян растений зависит от условий хранения. Повышение влажности и температуры увеличивает траты резервов семени на дыхание, и они в конце концов истощаются. Желуди дуба хранятся не более трех лет. Сухие семена могут долго лежать, не теряя всхожести: семена мака — до 10 лет, зерновки ржи, ячменя и пшеницы — до 32, плоды одуванчика —до 68, лотоса — до 250 лет. Известен случай, когда проросли семена лотоса, найденные в торфе болота, высохшего 2000 лет тому назад. Плоды этого растения покрыты толстой газо- и водонепроницаемой оболочкой.

2. В Центральной Антарктиде русские исследователи провели микробиологический анализ образцов льда из глубины ледника. Возраст слоев льда, в которых обнаружены жизнеспособные микроорганизмы, достигает 10—13 тыс. лет. Найдены в основном бактерии, а также споры грибов и дрожжей. Позднее жизнеспрсобные бактерии были обнаружены в образцах горных пород под антарктическим ледником. Их возраст составлял от 10 тыс. до 10 млн лет.

3. Теплокровные животные могут жить в очень холодных районах, выдерживая морозы до -50 «С. В таких случаях разница температур самого животного и окружающей среды может составить 80— 90 «С. У пингвинов постоянная температура тела равна +37—38 °С, у северных оленей +38—39 «С. Для поддержания теплового баланса животные тратят жировые энергетические запасы. Очень важна также роль теплоизолирующих покровов (пуха, пера, меха). К зиме эти покровы становятся гуще и пушистее, обеспечивая вокруг тела воздушную прослойку, сохраняющую тепло.

4. Растения, которые могут жить в очень сухом и жарком климате, способны удерживать воду в теле и регулировать ее испарение. Кактусы, произрастающие в пустынях, обладают очень прочными непроницаемыми покровами с немногочисленными устьицами. Листья их превращены в колючки, этим уменьшена общая поверхность, способствующая испарению. Фотосинтез происходит в зеленом стебле. Жарким днем плотно закрыты устьица, и растения довольствуются при фотосинтезе тем углекислым газом, который проникает в их тело за ночь или выделяется в клетках в процессе дыхания. Скудная почвенная влага, поглощаемая корнями, надолго сохраняется в этих растениях, обеспечивая их жизнедеятельность.

5. В сухих среднеазиатских пустынях обитает несколько видов мокриц. Это мелкие наземные ракообразные, нуждающиеся, как и их ближайшие водные родственники, в высокой влажности окружающей среды. Живя в пустынях, они способны избегать жару и сухость. Мокрицы роют в глинистой почве вертикальные норки, л в глубине которых температура резко снижена, а воздух насыщен водяными парами. Кормятся они на поверхности почвы растительными остатками, выходя из норок только в то время суток, когда увлажняется приземный слой воздуха. Самка в жаркие часы затыкает отверстие своими передними сегментами, несущими непроницаемые покровы, чтобы сохранить влажность и уберечь от высыхания свое потомство.

6. У суслика в состоянии активности частота сокращений сердца около 300 ударов в минуту, а во время спячки — всего 3. Температура тела понижается до +5 «С. Несмотря на низкую интенсивность обмена веществ, животные во время спячки сильно теряют в весе и могут погибнуть от истощения, если не накопят к зиме достаточно жира.

• Вопросы.

1. Приведите примеры: 1) избегания организмами неблагоприятных условий и 2) перехода в состояние скрытой жизни.

2. У верблюдов после летней стрижки расход воды на испарение увеличился на 50%. Почему это произошло9 В какое время года вы рекомендуете стричь животных?

3. Почему медицинские инструменты стерилизуют не путем промораживания, а кипячением или нагреванием в автоклавах при высоком давлении?
4. Маки и тюльпаны — влаголюбивые растения. Почему они могут расти в жарких пустынях?

5. Колибри, крохотные птицы Западного полушария, отыскивают пищу с помощью зрения. Они питаются нектаром цветов и мелкими насекомыми. Задень они съедают корма вдвое больше, чем весят сами. Колибри очень активны, частота взмахов крыльев у разных видов от 20 до 100 в секунду, частота сокращения сердца — до 1000 ударов в минуту. С наступлением сумерек колибри садятся на ветки и впадают в оцепенение. Температура их тела падает до +17—18 °С. Объясните, в чем выгоды такого приспособления.

Темы для дискуссий.

1. Реален ли с биологической точки зрения полный анабиоз у человека?

2. Почему до сих пор, несмотря на отсутствие реальных подтверждений, ученые не отказались от мысли обнаружить жизнь на Марсе?

3. Что, по-вашему, выгоднее — строить вдвое больше зернохранилищ с эффективным режимом хранения зерна или стремиться получить вдвое больший урожай?

4. Известно, что у многих рыб температура тела постоянна. Значит ли это, что их можно отнести к теплокровным животным?

5. У лошадей, коров, овец и других домашних животных постоянная температура тела и при хороших, и при плохих кормах. Значит ли это, что регуляция температуры у них не зависит от корма?

Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. — 6-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 304 с.

_{Помощь школьнику онлайн, Экология для 10 класса скачать, календарно-тематическое планирование}

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.