«На грани жизни»

На грани жизни (fb2) - На грани жизни 1020K (книга удалена из библиотеки) скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Веселин А. Денков

Веселин Денков

На грани жизни

ББК 28.081.2 ДЗЗНаучное редактирование и комментарии доктора биологических наук Н. Н. РоттДенков В.Д 33 На грани жизни /Пер. с болг. И. М. Сабуровой. — М.: «Знание», 1988.-192 с.55 к. 100000 экз.

Анабиоз — это явление временного прекращения жизнедеятельности у живых организмов, использующих его как средство приспособиться и выжить в неблагоприятных условиях.Автор книги описывает зимнюю и летнюю спячку у различных групп животных, а также физиологические изменения и регулирующие их механизмы, рассматривает возможности использования этих явлений в медицине.Книга адресована широкой читательской аудитории.

Д 1903040000—023 073(02)—88 23-88ББК 29-081.2ISBN 5—07—000012—8

Перевод на русский язык. Комментарии, издательство «Знание», 1988 г.

Предисловие

Книга В. Денкова посвящена популярному изложению проблемы «скрытой жизни» — пребывания организмов в состоянии пониженной или приостановленной жизнедеятельности. В зависимости от степени снижения жизнедеятельности различают такие состояния, как анабиоз (при замораживании или высушивании), зимнюю и летнюю спячку теплокровных животных и соответствующее ей оцепенение холоднокровных, покой растений. Близким к «скрытой жизни» является летаргический сон у человека и искусственно вызываемая при операциях гипотермия. Автор приводит классификации этих состояний, разработанные различными исследователями, и подчеркивает необходимость их разграничения.Исследование «скрытой жизни» скоро отметит свой трехсотлетний юбилей, однако за это время интерес к проблеме не был постоянным. Открытие Левенгука в свое время не привлекло внимания, и работы в этой области возобновились лишь в середине XVIII в., когда возможность «воскрешения из мертвых» вызвала большие споры и заставила по-новому взглянуть на сущность жизни и смерти, на проблему обратимости прекращения жизнедеятельности.Практическая сторона вопроса долгое время не привлекала внимания, хотя уже в середине XVIII в. была высказана мысль о возможности бесконечного продления жизни человека путем его периодического замораживания. Но попытки оживить замороженных животных, неоднократно предпринимавшиеся в течение XIX в., оканчивались неудачей.В начале века интерес к проблеме продления жизни вновь возобновился в значительной степени благодаря работам и популяризаторской деятельности П. И. Бахметьева, о котором подробно рассказано в книге, а также благодаря достижениям науки в различных областях, внушивших уверенность в бесконечные возможности человеческого разума.Однако проблема продления жизни оказалась много сложнее, чем представлялось Бахметьеву и его современникам, да и вера в человеческий разум была подорвана более чем неразумным поведением человечества, так что планы отправки в космос впавших в анабиоз космонавтов или сохранения до лучших времен в состоянии «скрытой жизни» людей, чьи болезни в настоящее время не поддаются излечению, остаются, по-видимому, утопическими.Интерес к «скрытой жизни» приобрел новое, реальное звучание в середине нашего столетия в связи с достижениями криобиологии, в первую очередь в связи с открытием криопротекторов — веществ, препятствующих губительному действию льда на структуры клетки при ее замораживании. Сохранение «запасных частей» человеческого организма, спермы и зародышей человека и животных, клеточных культур — все эти достижения, необходимые для практики современной медицины и сельского хозяйства, удалось осуществить благодаря применению криопротекторов. Параллельно шло развитие методов лиофильной сушки (т. е. сушки в вакууме) и глубокого замораживания промышленных микроорганизмов и вакцин. В настоящее время трудно найти отрасль медицины, сельского хозяйства и пищевой промышленности, в которой не использовались бы организмы или их части, сохраняющиеся в состоянии «скрытой жизни».Поэтому публикация книги В. Денкова представляется чрезвычайно своевременной. Автор в живой и увлекательной форме рассказывает о «патентах природы», разработанных ею для перевода жизни в «скрытую форму» при неблагоприятных условиях, и о возможности использования этих патентов в человеческой практике. В книге собран разнообразный материал, почерпнутый автором как из научных работ, так и из популярных изданий. В ряде мест автор не может удержаться от соблазна рассказать о сенсационных случаях (например, об оживлении смертельно раненного наполеоновского генерала, проведшего несколько часов под снегом, или о многодневном пребывании йогов в условиях, когда никакая жизнедеятельность не представляется возможной). Автор рассказывает об этих случаях достаточно подробно, стремясь объяснить их с точки зрения современной науки и указывая источник информации. Читателю остается проявить необходимый скептицизм. Не обходит автор и «острые углы» истории науки. Так, он рассказывает о фирмах, сохраняющих в замороженном состоянии умерших миллионеров. Разоблачение подобных сенсаций, слухи о которых имеют широкое хождение, — одна из задач популяризатора науки, и, по моему мнению, В. Денков с ней справился.Несомненная заслуга автора — неоднократно подчеркиваемое им положение, что практические достижения в области «скрытой жизни» являются результатом использования человеком «патентов природы». Эта мысль особенно актуальна в наше время, когда осознание зависимости человека от природы становится жизненно необходимым для самого существования человечества.Автор хорошо знаком с работами русских и советских авторов, которые обычно не находят достаточного отражения в зарубежной литературе. Некоторые заслуживающие внимания работы приведены дополнительно в комментарии.Хотя книга В. Денкова вышла сравнительно недавно — в 1984 г., за это время в науке было накоплено много новых немаловажных фактов. Поэтому пришлось снабдить книгу комментарием, в котором излагаются данные, полученные после выхода книги в Болгарии, а также уточнить некоторые положения, заимствованные автором из недостаточно авторитетных источников.

Доктор биологических наук Н. Н. РОТТ

Изучение явления анабиозав историческом аспекте

Известно, что большое число микроорганизмов, насекомых, мелких холоднокровных животных и представителей растительного мира, оказываясь в неблагоприятных для них условиях жизни, могут впадать в состояние анабиоза. В этом состоянии «мнимой смерти», на грани жизни и смерти, этим организмам удается таким уникальным способом сохранить жизнь в течение суровых зим или в летние засухи и жару.Анабиоз — явление, характерное не только для микроорганизмов. Оно определенным образом связано с периодическим состоянием зимней спячки и у высокоорганизованных животных. Известно, что в зимнюю спячку впадают многие животные с постоянной температурой тела (ежи, суслики, летучие мыши, сурки и др.), а также многие виды животных с непостоянной температурой тела (ящерицы, лягушки, змеи, черепахи и др.). которые проводят зиму, зарывшись в ил, грязь или в землю, спрятавшись под опавшие листья, под кору деревьев и т. п. Там они находятся в неподвижном состоянии оцепенения, в условиях крайне пониженной жизнедеятельности.Когда в 1705 г. (1) знаменитый голландский ученый-самоучка Антони ван Левенгук случайно поместил под сконструированный им микроскоп высушенный песок, взятый из желоба около водосточной трубы на крыше его дома, он с удивлением заметил, что, после того как песок был увлажнен, произошло нечто необычайное — высохшие в нем микроорганизмы, выглядевшие погибшими, начали двигаться, то есть «оживали». Это были невидимые простым глазом микроскопические черви — красные коловратки (Philodina roseola).Чтобы удостовериться в том, что эти микроорганизмы действительно находятся в песке, Левенгук в последующих опытах доливал только кипяченую воду. А чтобы убедиться в том, что коловратки могут «воскресать» после длительного периода времени, он сохранял горсть песка, взятого из желоба крыши, в течение 21 месяца в сухом месте. После того как этот песок смочили водой, коловратки снова ожили. Изучая биологическое состояние высушенных и увлажненных коловраток, Левенгук пришел к выводу, что они обладают большой устойчивостью к высыханию.Левенгук считал, что коловратки защищены оболочкой, которая не позволяет влаге полностью испариться из их организма. Он не допускал возможности сохранения жизни у существа, полностью утратившего влагу своего тела. Изобилие организмов во временно образовавшихся лужах он тоже объяснял их свойством оставаться живыми, хотя и высушенными в тине пересохшей лужи.В 1743 г. английский ученый Нидхем наблюдал подобное же странное явление в зернах пшеницы, зараженных пшеничной нематодой — Tylenchus tritici — мелким круглым червем. Его личинки оказались способны сохраняться более двух лет в так называемых галлах даже в высушенных зернах пшеницы. Попав вместе с зернами в почву, галлы впитывали влагу, при этом личинки пшеничных нематод восстанавливали свою жизнедеятельность и выходили в почву. После того как пшеница выколосится, личинки добираются до цветочных почек, где и наступает их половая зрелость. Самки откладывают яйца, снова вылупляются личинки, и весь цикл повторяется. Заболевание, вызываемое пшеничной нематодой, было известно, хотя его причины оставались неразгаданными. Чтобы выяснить их, Нидхем взял темно-коричневые зерна из зараженного колоса, размолол их и положил под микроскоп. В поле зрения он наблюдал неподвижных личинок, которые оживали после того, как их смачивали каплей воды. Нидхем сохранял личинок восемь недель живыми в воде, после чего снова их высушил. Поместив их через некоторое время в воду, он снова их оживил. Эти опыты повторялись неоднократно, но результат был один и тот же. Больше того, после двухгодичного хранения в сухом состоянии личинки снова «оживали». Нидхем считал, что личинки погибают при высыхании, а при увлажнении снова оживают. Позже он пришел к выводу, что высушенные пшеничные нематоды обладают особенной жизнестойкостью, отличающейся от нормальной. Помещенные в воду, эти организмы могли перейти в состояние нормальной жизни (2).В 1777 г. итальянский ученый аббат Ладзаро Спалланцани (получивший впоследствии всемирную известность благодаря своим знаменитым опытам по изучению способности летучих мышей ориентироваться в пространстве) подтвердил наблюдения Левенгука. Спалланцани исследовал возможность оживления высушенных красных коловраток филодиний после их пребывания в условиях высокой (+49°C) и низкой (—21°С) температур, установив при этом, что они переносят ее и оживают сразу же после создания для них благоприятных условий. Опыты с активными коловратками показали, что они погибают уже при температуре 35 — 36°С.При изучении коловраток филодиний в песке, взятом из желоба на крыше, Спалланцани обнаружил после его увлажнения новое водное шестиногое животное микроскопических размеров, которое назвал Tardigrada (по-лат.— «тихоходка»), поскольку его движения были очень медленны. Это название обнаруженных пресноводных обитателей мхов и лишайников сохранилось в науке и до сих пор.При изучении биологических особенностей тихоходок Спалланцани установил, что и они, как и коловратки, способны переносить высушивание и оживать после того, как их увлажнят. Его наблюдения показали, что при высушивании жизнедеятельность тихоходок постепенно прекращалась, ножки втягивались в тело, объем уменьшался, и они превращались в шарики. Процесс их оживления после добавления воды проходил тоже постепенно — тело, впитав влагу, приобретало свой первоначальный объем, жизненные функции восстанавливались, и животные становились подвижными. Устойчивость тихоходок к высокой и низкой температуре оказалась такой же высокой, как и у коловраток. Спалланцани установил, что даже после одиннадцатикратного высушивания некоторые из них оживали.Интересно, что еще на заре возникновения микробиологии — науки о микроорганизмах, которые нельзя наблюдать невооруженным глазом, пионеры микробиологической науки заметили, что огромная устойчивость этих организмов к высыханию связана не только с биологическими особенностями их строения, но и со свойствами той среды, в которой они находятся в высушенном виде.Так оформились три точки зрения на причины устойчивости организмов к высушиванию: Левенгук считал, что коловратки защищены своей оболочкой, не позволяющей влаге полностью испариться. Он не допускал возможности сохранения жизни у существ, которые полностью потеряли влагу при высыхании. Нидхем же считал, что высохшие коловратки сохраняют жизнь, протекающую по законам какого-то особого тайного способа жить без наличия в их организме воды и без кислорода, содержащегося в воздухе. Точка зрения Спалланцани сводилась к тому, что жизнь коловраток, тихоходок (группа организмов, к которым относится и открытый им же Macrobiotus) и нематод пшеницы при высушивании прекращается, но после добавления воды снова возникает, и организмы как бы воскресают.Несмотря на то что взгляды Нидхема и Спалланцани страдали метафизичностью, все же их исследования сыграли важную роль в изучении явлений, связанных с жизнью и смертью этих микроскопических организмов.Эти интересные явления привлекли к себе внимание многих исследователей. Были предприняты многочисленные попытки выяснить их сущность. Так, в 1842 г. французский ученый Дуайер подтвердил наблюдения Спалланцани о необычайной способности тихоходок сопротивляться высушиванию, а Давен в 1859 г. тщательно изучил нашумевший вопрос об оживлении личинок пшеничных нематод, сохранявшихся годами в зернах пшеницы. В то же время М. Гаварре после многочисленных опытов подтвердил необычайную устойчивость коловраток, тихоходок и пшеничных нематод к высушиванию в естественных условиях, так же как и при экспериментальном простом высушивании и при высушивании в условиях вакуума над серной кислотой, что приводило к быстрому поглощению влаги. М. Гаварре установил, что после высушивания эти микроорганизмы выдерживают нагревание до 110°С и, погруженные в воду, снова оживают.В качестве оппонента всех этих исследований выступил французский ученый Феликс Пуше, который на основе своих опытов и наблюдений придерживался той точки зрения, что при полном высыхании коловраток и тихоходок они не могут оживать после добавления воды и что их жизнь не может быть восстановлена после воздействия кипящей водой.В 1859 — 1860 гг. возник спор по вопросу об оживлении этих организмов между французскими учеными Феликсом Пуше и Дуайером.Пуше не отрицал мнения Дуайера, Давена, Гаварре, утверждавших, что некоторые высушенные организмы могут оживать, но считал, что в этих случаях не было полного высыхания. По его мнению, полностью высушенные коловратки, тихоходки и нематоды, живущие во мхах, были не в состоянии оживать. Свои взгляды он тоже подкреплял опытами. Разрешением спора занялось Парижское биологическое общество. Оно создало специальную комиссию из видных ученых во главе с Броком, которой предстояло разрешить этот спор. Комиссия проверила опыты Дуайера и Пуше и поставила свои опыты, с помощью которых доказала, что в условиях вакуума организмы могут быть полностью высушены и выдержать потом пятиминутное нагревание до 100°С и при этом сохраняли способность оживать после добавления воды.Комиссия повторила опыты Пуше по высушиванию коловраток на стекле под воздействием солнечных лучей и других атмосферных воздействий на протяжении трех месяцев. Результаты показали, что коловратки после добавления воды действительно не оживали. Однако комиссия отметила, что их гибель во время этих опытов наступила не в результате высыхания, а в связи с неустойчивым воздействием внешних условий, в которых они находились во время проведения опытов. Таким образом, возражения Пуше не подтвердились, и вывод о необычайной устойчивости коловраток, тихоходок и нематод к полному высушиванию и воздействию в таком состоянии высоких температур больше не встречал возражений. В конечном счете комиссия выступила в защиту приверженцев Дуайера.Несмотря на это, энтузиазм Феликса Пуше нисколько не остыл, и в 1866 г. он провел новые интересные эксперименты по изучению воздействия низких (—17°С и —20°С) температур на различные виды рыб, моллюсков, инфузорий и бактерий и установил,