Вторник, 1 июля, 2025

Что такое криптобиоз, и как он спасает жизни?

Граница между жизнью и смертью

В художественной литературе зомби — это мертвец, который каким-то образом продолжает двигаться. Это противоречит здравому смыслу и научным законам: мертвое не может ходить. Тем не менее, ради сюжета мы принимаем, что нечто оживило тело и заставило его функционировать.

Однако и в реальной жизни граница между жизнью и смертью бывает не столь чёткой. Возможно, вы слышали о «зомби-муравьях» и других насекомых, заражённых грибком, который убивает их, но при этом заставляет двигаться. Это удивительно, но есть нечто ещё более странное — криптобиоз. Это состояние, в котором организм замирает между жизнью и смертью, и оно может поколебать наши представления о том, что значит быть живым или мёртвым.

крупный план муравья под микроскопом

Жизнь во льду

Так, группа учёных, проводившая бурение вблизи Антарктики, обнаружила во льду древний мох. Возраст образца составил около 1500 лет. Кажется, что всё, что провело в льду полторы тысячи лет, должно быть мёртвым, не так ли? Оказалось, что нет.

Некоторые одноклеточные организмы, например бактерии, были найдены во льде возрастом от 100 тысяч до 8 миллионов лет. Эти микроорганизмы удалось оживить, и они начали расти — пусть и не так активно, как свежие образцы.

Тем не менее, мох — это гораздо более сложное, многоклеточное существо. Несмотря на это, учёным удалось его оживить. Он снова начал расти, что дало надежду, что и другие подобные организмы, например мхи возрастом до 6000 лет, можно будет вернуть к жизни.

замороженный мох под микроскопом

Что такое криптобиоз?

Криптобиоз — это состояние глубокой спячки, в котором почти полностью прекращается обмен веществ. Обычно оно возникает в ответ на экстремальные условия окружающей среды, например при замораживании, и служит крайней мерой для выживания организма. В некоторых случаях это состояние может сохраняться очень долго, вплоть до тысячелетий.

Однако важно понимать, что заморозка — лишь один из возможных механизмов. Например, морские обезьянки, которых продавали в виде порошка, — это яйца артемий, которые были высушены. Эти яйца могут входить в состояние криптобиоза при высыхании, при высоком содержании соли или в условиях полного отсутствия кислорода.

Многие организмы могут переживать криптобиоз: коловратки, тихоходки, семена растений, яйца некоторых рыб и дрожжи. Даже некоторые насекомые способны на это.

Как это работает?

В обычных условиях любое живое существо нуждается в метаболизме — процессе получения энергии, например через фотосинтез или пищеварение. Но в состоянии криптобиоза этот процесс практически полностью останавливается. Организм перестаёт потреблять энергию и «замирает», ожидая, когда условия станут благоприятными для возвращения к жизни.

Однако для возвращения к жизни должны совпасть идеальные условия. Например, если вы поместите яйца артемии в воду, они оживут. Если условия не улучшаются, организм со временем погибает. Только немногие организмы способны пережить такое состояние десятилетиями. Например, артемии могут выживать в криптобиозе до 25 лет. Но настоящие чемпионы — это тихоходки.

научная лаборатория исследователей

Удивительное выживание тихоходок

Тихоходки — одни из самых живучих существ на планете. Они способны выжить в условиях, смертельных для других организмов, и криптобиоз играет ключевую роль в их выживании.

Так, в 2007 году Россия отправила 3000 тихоходок в космос. Их вывели за пределы корабля на 10 дней. По завершении эксперимента 68% особей выжили, несмотря на вакуум, космическое излучение и отсутствие кислорода. Более того, они дали нормальное потомство.

В других экспериментах тихоходки подвергались радиации в дозах, в 1000 раз превышающих смертельную для человека. Они вырабатывали пигменты, называемые беталаинами, которые защищали от повреждений. Более того, когда эти вещества вводили людям, они также получали повышенную устойчивость к радиации.

Эти крошечные существа выживали при температурах от 0,05 Кельвина (почти абсолютный ноль) до 150 °C, провели 30 лет в морозильнике и выдержали давление в 40 000 килопаскалей.

Тем не менее, даже таким стойким организмам нужна вода. При её отсутствии тихоходка высыхает и превращается в структуру, называемую «тун» — это и есть её криптобиотическое состояние. Именно оно позволяет пережить экстремальные температуры, давление, радиацию и даже время.

В нормальном состоянии тихоходки живут от 8 месяцев до пары лет. Но в криптобиозе — могут выживать более ста лет.

Ранее считалось, что выживанию помогает сахар трегалоза, который вырабатывают другие организмы при обезвоживании. Однако у тихоходок его почти нет. Вместо этого они используют специальные белки и гены, которые защищают клетки. Эти белки буквально превращают содержимое клеток в подобие стекла, сохраняя форму и функции.

тихоходка под микроскопом

Виды криптобиоза

Важно понимать, что криптобиоз — это общее название разных состояний. Например, при сильном холоде речь идёт о криобиозе. При отсутствии воды — о ангиобиозе. В солёной среде — об осмобиозе.

Каждое из этих состояний требует разных механизмов. При ангиобиозе белки формируют стекловидные структуры, а при криобиозе организм может вырабатывать природный антифриз. Этот антифриз предотвращает повреждение клеток при замерзании, изменяя форму образующихся кристаллов льда.

Таким образом, разные формы криптобиоза изучаются отдельно, ведь каждая активирует разные процессы в организме.

Бессмертны ли эти организмы?

Некоторые из этих существ действительно способны выживать невероятно долго. Например, коловратка — микроскопическое многоклеточное существо с мозгом и мышцами — однажды была оживлена после 24 тысяч лет в замороженном состоянии. Ранее считалось, что они выживают не более 10 лет.

Круглые черви-нематоды тоже удивили учёных. Один из них был найден в вечной мерзлоте, где провёл 46 тысяч лет. Он оказался жив. Механизм его выживания напоминает то, что предполагалось у тихоходок: он использует трегалозу для защиты клеточных мембран. Этот сахар замещает воду, сохраняя структуру клетки.

Для сравнения: бактерии, найденные в пчеле, застывшей в янтаре 25–40 миллионов лет назад, тоже удалось оживить. Пчела не воскресла, но бактерии в её желудке оказались живыми. Это делает их старейшими живыми организмами на Земле.

Однако, несмотря на удивительное выживание, криптобиоз не делает организм бессмертным. В тех же экспериментах в космосе более 30% тихоходок погибли. При нагревании яиц артемии многие тоже не выживали.

Криптобиоз — это не способ «жить вечно», а экстренная мера. Это отчаянная попытка дожить до лучших времён. Но если условия ухудшаются, организм погибает.

полированный янтарный

Возможна ли польза для человека?

Все эти факты звучат захватывающе, но возникает вопрос: может ли криптобиоз принести пользу человечеству?

Учёные Гарварда изучают белки, которые помогают тихоходкам выживать. Их цель — применить эти белки к человеческим клеткам. Если получится замедлить метаболизм человека подобным образом, можно будет остановить повреждения от воспалений или даже клеточную смерть.

Это может помочь при болезнях сердца, сепсисе и других тяжёлых состояниях.

Также исследуется устойчивость к радиации. Это может быть полезно для космических миссий, где человек подвержен высоким дозам излучения. Более того, организмы в состоянии криптобиоза можно отправлять в длительные полёты, изучая их выживание в космосе и адаптируя полученные знания для будущих полётов с участием людей.

Ангиобиоз может использоваться в сельском хозяйстве и хранении продуктов. Если мы научимся адаптировать эти процессы, это поможет выращивать урожай в суровых климатических условиях и продлевать срок хранения еды.

Сахар трегалоза уже сегодня помогает сохранять тромбоциты и вакцины при транспортировке. Это не оживление целого организма, но принцип тот же — сохранение биологической активности.

Впервые трегалоза применялась в 1980-х для хранения противогрибковых препаратов. Тогда её просто растворяли водой перед применением.

крупный план лабораторной посуды

Заключение

Изучая криптобиоз, учёные не только открывают новые грани выживания, но и по-новому смотрят на границы между жизнью и смертью. Знания о криптобиозе помогают нам лучше понимать, насколько гибка и необычна реальность, в которой мы живём, и какие удивительные формы может принимать само существование. Варианты применения криптобиоза чрезвычайно разнообразны — от медицины до космоса и продовольственной безопасности. Вероятно, мы ещё не осознали весь потенциал этих механизмов. И хорошая новость в том, что у нас есть время. Даже 46 тысяч лет — не предел.

Другие новости