Интересные исследования над насекомыми при воздействии низких температур провел в 1955 г. советский ученый Л. К. Лозина-Лозинский. Проделанные им опыты показали, что при температуре -4,5 °C далеко не все жидкости тела насекомых затвердевают. Кроме того, некоторые, хотя и очень слабые, процессы обмена веществ продолжают осуществляться даже и при более низких температурах. До этого почти все исследователи утверждали, что организм насекомых не способен выдержать полного замораживания, чтобы затем снова вернуться к жизни. Это объясняли его сравнительно сложным устройством. Опыты Л. К. Лозина-Лозинского доказали, однако, что даже и среди таких сложно устроенных организмов, как насекомые, возможны исключения. Он исследовал гусеницы кукурузной моли. Они оказались весьма устойчивыми по отношению к низким температурам. Эти гусеницы проводят зиму в полом стебле кукурузы и в естественных условиях могут выдерживать очень низкие температуры. Ученый поместил гусениц в сосуд с твердой углекислотой при температуре -80 °C. Уже через 20 мин температура гусениц достигла -78,5 °C, они стали совсем твердыми и, падая сверху в фарфоровую чашку, издавали звон, как будто превратились в стеклянные шарики. После того как охлаждение было прекращено, гусениц положили на вату и начали постепенно обогревать. 50 % из них ожили. В другом опыте гусеницы находились несколько дней при температуре -30 °C, а затем одни сутки при температуре -80 °C. Часть из них тоже ожила. При таких низких температурах можно считать, что вся свободная вода в теле животных превратилась в лед. Едва ли можно предположить, что в них происходили какие-нибудь процессы обмена веществ. Однако этот вопрос нельзя считать вполне решенным, так как опытным путем было установлено, что у морозоустойчивых насекомых даже при температуре -20 °C совершается какой-то, хотя и очень слабый, газообмен.
Как видно из приведенного исторического обзора, изучение этого интересного биологического явления занимало умы многих ученых начиная с начала XVIII в. и до наших дней.
Сегодня известно, что многие растительные и животные организмы при неблагоприятных условиях (замороженные или высушенные) существенно замедляют или даже полностью прекращают обмен веществ[3], развитие и размножение, но, несмотря на это, не погибают. При благоприятных условиях они снова восстанавливают процессы жизнедеятельности. В состоянии анабиоза живые организмы переносят сильный мороз и жару, высокое давление, глубокий вакуум, мощную радиацию, вибрации и т. п.
Что означают термины анабиоз, гипобиоз, диапауза, покой, гипотермия, гибернация, эстивация, летаргия, криобиология и криомедицина?
В своем эволюционном развитии многие растительные и животные организмы приобрели своеобразные механизмы приспособления, чтобы иметь возможность пережить неблагоприятные сезоны года. В эти периоды условия их жизни резко ухудшаются в связи с нехваткой пищи, исключительно низкими или высокими температурами, высокой влажностью или засухой и пр. Многие организмы погибли бы, если не обладали бы совершенными физиологическими механизмами приспособления. Речь идет о возможности впадать в состояние продолжительного бездействия и покоя, наблюдаемого у многих животных и растительных организмов. У различных видов это состояние осуществляется своеобразно, разными способами, в зависимости от степени эволюционного развития животного или растительного организма и обозначается разными наименованиями. Чтобы многие научные понятия стали ясными, остановимся на часто используемых в научной литературе терминах и соответствующих им синонимах в популярном изложении.
Как уже говорилось, первые исследователи этого загадочного для прошлых времен явления (Левенгук, Спалланцани и др.) использовали понятие «скрытая жизнь», «мнимая смерть», «вита минима» (минимальная жизнь), «оцепенение», «бессознательное состояние», «безжизненность», «асфиксия» и другие и они рассматривали состояние возвращения к жизни как воскрешение.
Позже, в 1873 г., немецкий ученый Прайер, изучая явления возвращения к жизни после высушивания коловраток, тихоходок и нематод, пришел к выводу, что все представления, трактующие явления оживления этих организмов и их состояние при высушивании, Не соответствовали действительности. Состояние высушивания этих микроорганизмов и их способность возвращаться к жизни Прайер предложил назвать анабиотическим, а само явление — анабиозом (от греческого ana — обратно и bios — жизнь), т. е. возвращение к жизни, оживание.
3
Вопрос о полном прекращении обмена веществ в состоянии анабиоза не может считаться окончательно решенным. Следует отметить, однако, что у некоторых живых существ в состоянии анабиоза не удается выявить процессы обмена веществ, хотя чувствительность применявшихся методов такова, что могла бы выявить процессы, протекающие в 1000 раз медленнее нормы