3.3.7. Активна життєдіяльність і спокій

Обмін речовин — одна з найголовніших властивостей життя, що визначає тісний речовинно-енергетичний зв’язок організмів із середовищем. Метаболізм проявляє сильну залежність від умов існування. У природі ми спостерігаємо два основні стани життя: активну життєдіяльність і спокій. За активної життєдіяльності організми живляться, ростуть, пересуваються, розвиваються, розмножуються, характеризуючись при цьому інтенсивним метаболізмом. Спокій може бути різним за глибиною та тривалістю, багато функцій організму при цьому слабшають або не виконуються зовсім, оскільки рівень обміну речовин падає під впливом зовнішніх і внутрішніх чинників.

У стані глибокого спокою, тобто зниженого обміну, організми стають менш залежними від середовища, набувають високого ступеня стійкості та здатні переносити умови, які не могли б витримати при активній життєдіяльності. Ці два стани, які чергуються у житті багатьох видів, — адаптація до життя в умовах нестабільного клімату, різких сезонних змін, що характерне для більшої частини планети. Уперше явище «уявної смерті» виявлене 1702 р. Антоні ван Левенгуком. Виявлені ним «анімалькули» (коловертки) під час висихання краплі води зморщувалися, виглядали мертвими і могли перебувати в такому стані тривалий час. Занурені знов у воду, вони набухали й переходили до активного життя. А. Левенгук пояснив це явище тим, що оболонка «анімалькулів», очевидно, «не дозволяє ані найменшого випаровування», і вони залишаються живими в сухих умовах.

У 70-х роках XVIII ст. явище «воскресіння» після висихання виявлене та підтверджене численними дослідженнями інших дрібних організмів — пшеничних вугриць, вільноживучих нематод і тихоходів. У 1878 році Клод Бернал увів до літератури поняття «приховане життя», яке він характеризував припиненням обміну речовин і «перервою відносин між істотою та середовищем».

9

Остаточно це питання було розв’язане лише у першій третині XX століття. Досліди Р. Рама, П. Беккереля та інших учених показали можливість повної зворотної зупинки життя. У сухому стані, коли у клітинах залишалося не більше 2 % води у хімічно зв’язаному вигляді, такі організми, як коловертки, тихоходи, дрібні нематоди, насіння та спори рослин, спори бактерій і грибів, витримували перебування в рідкому кисні (–218,4 °C), рідкому водні (–259,4 °C), рідкому гелії (–269,0 °C) тобто температурах, близьких до абсолютного нуля. При цьому вміст клітин стає твердим, відсутній навіть тепловий рух молекул, і обмін речовин, природно, припинений. Після повернення до нормальних умов ці організми продовжують подальший свій розвиток.

Повна тимчасова зупинка життя отримала назву анабіозу. Термін запропонований В. Прейєром ще 1891 року. У стані анабіозу організми стають стійкими до найрізноманітніших впливів. Наприклад, тихоходи витримували в експерименті рентгенівське опромінення до 570 тис. рентген протягом 24 годин. Зневоднені личинки одного з африканських комарів-хірономусів (Polypodium vanderplanki) зберігають здатність оживати після впливу температури +102 °C.

Анабіоз, проте, достатньо рідкісне явище. Він можливий далеко не для всіх видів і є крайнім станом спокою у живій природі. Здатність до анабіозу виявляється у видів, що мають просту або спрощену будову та мешкають в умовах різкого коливання, зокрема вологості (пересихаючі дрібні водойми, верхні шари ґрунту, подушки мохів і лишайників тощо).

Набагато більше поширені у природі інші форми спокою, пов’язані зі станом зниженої життєдіяльності у результаті часткового пригнічення метаболізму. Будь-який ступінь зниження рівня обміну речовин підвищує стійкість організмів і дозволяє економніше витрачати енергію.

Форми спокою у стані зниженої життєдіяльності поділяють на гіпобіоз і криптобіоз, або спокій вимушений і спокій фізіологічний. При гіпобіозі гальмування активності (заціпеніння) виникає під прямим тиском несприятливих умов і припиняється майже відразу після того, як ці умови повертаються до норми. Подібне пригнічення процесів життєдіяльності може виникати за нестачі тепла, води, кисню, підвищення осмотичного тиску. Відповідно до провідного зовнішнього чинника вимушеного спокою розрізняють кріобіоз (за низьких температур), ангідробіоз (за нестачі води), аноксибіоз (за анаеробних умов), гіперосмобіоз (за високого вмісту солей у воді).

Глибина та тривалість пригнічення метаболізму при гіпобіозі залежать від тривалості та інтенсивності дії відповід-

9

ного чинника. Вимушений спокій настає на будь-якій стадії онтогенезу. Вигоди гіпобіозу — швидке відновлення активної життєдіяльності. Проте гіпобіоз — це відносно нестійкий стан організмів і за значної тривалості може бути шкідливим унаслідок розбалансування метаболічних процесів, виснаження енергетичних ресурсів, накопичення недоокиснених продуктів обміну та інших несприятливих фізіологічних змін.

Криптобіоз — принципово інший тип спокою. Він пов’язаний із комплексом ендогенних фізіологічних перебудов, які відбуваються заздалегідь, до настання несприятливих сезонних змін, і організми виявляються до них готовими. Криптобіоз — адаптація перш за все до сезонної або іншої періодичності абіотичних чинників середовища, їх регулярної циклічності. Він складає частину життєвого циклу організмів, виникає не на будь-якій, а на певній стадії індивідуального розвитку, приуроченій до переживання критичних періодів року. Криптобіоз як стратегія виживання в періодично несприятливих для активного життя умовах — продукт тривалої еволюції та природного добору. Він значно поширений у живій природі. Стан криптобіозу характерний для насіння рослин, цист і спор різних бактерій, найпростіших, грибів, водоростей. Діапауза членистоногих, сплячка ссавців, глибокий спокій рослин — також різні типи криптобіозу.

Стани гіпобіозу, криптобіозу й анабіозу забезпечують виживання видів у природних, часто екстремальних, умовах різних широт, дозволяють зберігати організм протягом тривалих несприятливих періодів, розселятися у просторі, розширювати межі живого в цілому.