Многие животные переносят неблагоприятные условия в состоянии анабиоза. Как анабиоз помогает выжить, каков механизм этого свойства? Приведите примеры.

Анабиоз — это состояние крайне глубокого и обратимого угнетения жизненных процессов, которое помогает животному пережить период, когда нормальная жизнь невозможна: сильную засуху, мороз, перегрев, недостаток кислорода или пищи. Внешне организм может казаться почти неживым: он не двигается, не питается, не растёт и почти не реагирует на раздражители. Однако клетки сохраняют жизнеспособность и при возвращении благоприятных условий организм «оживает».

Главное значение анабиоза состоит в экономии энергии и защите клеток. В обычных условиях животному постоянно нужны кислород, вода и пища: энергия расходуется на движение, поддержание температуры тела, работу органов, обновление клеток. При анабиозе обмен веществ резко замедляется, иногда до почти неуловимого уровня. Сердцебиение, дыхание, потребление кислорода и расход запасов питательных веществ уменьшаются во много раз. Благодаря этому организм может долго существовать, почти не расходуя внутренние ресурсы.

Механизм анабиоза зависит от причины неблагоприятных условий, но обычно включает несколько процессов.

Во-первых, снижается интенсивность обмена веществ. Клетки переходят в режим минимального потребления энергии: замедляется работа ферментов, уменьшается синтез белков, прекращаются рост и размножение. Это позволяет пережить длительное отсутствие пищи или кислорода.

Во-вторых, организм защищает клетки от повреждений. При высыхании из клеток уходит вода, а при замерзании она может превращаться в лёд. Чтобы мембраны, белки и наследственный материал не разрушались, животные накапливают защитные вещества — сахара, например трегалозу, многоатомные спирты, глицерин, а иногда специальные антифризные белки. Эти вещества связывают воду, уменьшают образование опасных кристаллов льда и стабилизируют клеточные структуры.

В-третьих, могут образовываться защитные оболочки или устойчивые стадии развития: цисты, яйца, коконы. Внутри такой оболочки организм лучше переносит высыхание, охлаждение и недостаток кислорода.

Различают несколько форм анабиоза.

Ангидробиоз возникает при сильном высыхании. Животное теряет большую часть воды, обмен веществ почти останавливается. Так выживают тихоходки, коловратки и некоторые нематоды. Тихоходки при высыхании сворачиваются в плотную форму, называемую «бочонком», и способны переживать крайне неблагоприятные условия. Когда появляется вода, они впитывают её, обмен веществ восстанавливается, и животное возвращается к обычной активности.

Криобиоз связан с воздействием низких температур. У некоторых животных при охлаждении резко замедляются все процессы. Отдельные виды способны переносить даже частичное замерзание тела благодаря накоплению глицерина, глюкозы и других криопротекторов. Например, древесная лягушка может переживать промерзание значительной части тканей: её сердце временно перестаёт биться, но после оттаивания работа организма восстанавливается.

Аноксиобиоз развивается при недостатке или полном отсутствии кислорода. В таком состоянии животное резко снижает энергетические затраты и переходит на менее интенсивный обмен. Некоторые водные беспозвоночные, например отдельные виды нематод и коловраток, способны переживать временное отсутствие кислорода именно благодаря такому подавлению жизненных функций.

Осмобиоз помогает переносить очень высокую концентрацию солей или других растворённых веществ. Он характерен для некоторых мелких водных организмов, живущих во временных водоёмах, которые могут пересыхать или становиться очень солёными.

Хороший пример анабиоза — яйца и цисты рачка артемии. Артемии живут в солёных временных водоёмах. Когда водоём высыхает, они образуют устойчивые покоящиеся яйца — цисты. В таком виде они могут сохраняться очень долго. После попадания в воду и при подходящей температуре из цист развиваются новые рачки.

К анабиозу близка также диапауза у насекомых. Например, многие бабочки, жуки и комары переживают зиму в виде яйца, личинки, куколки или взрослой особи. Их обмен веществ снижается, развитие временно останавливается, а с наступлением тепла продолжается. Однако диапауза обычно менее глубокая, чем настоящий анабиоз, и нередко регулируется внутренними биологическими ритмами, а не только непосредственным воздействием среды.

Не следует полностью отождествлять анабиоз со спячкой. Во время зимней спячки у медведей, ежей или сурков обмен веществ также замедляется, температура тела и частота дыхания могут снижаться, но жизненные процессы не прекращаются настолько глубоко, как при анабиозе. Животные периодически могут просыпаться и сохраняют более высокий уровень активности организма.

Таким образом, анабиоз — это приспособление к выживанию в экстремальных условиях. Он позволяет организму временно почти «выключить» активную жизнь, сохранить клетки и запасы веществ, а затем вернуться к нормальному существованию, когда снова появятся вода, тепло, кислород и пища.