Сущность явлений анабиоза
Снижение содержания свободной (биологически активной) воды как физико-химическая основа перехода к анабиозу. В основе процессов жизнедеятельности лежит взаимодействие жизнеспособных структур с водой. Об этом свидетельствует в первую очередь прекращение жизнедеятельности при высыхании организмов. На это же указывает, наоборот, возвращение к жизнедеятельности организмов, приспособленных к анабиозу, таких как тихоходки, коловратки, нематоды, переход к движению этих высохших, неподвижных животных при простом смачивании их водой, набухании.
Для полной жизнедеятельности (т.е. для полного функционирования жизнеспособных структур) необходимо, как известно, большое содержание воды в клетках - порядка 75 - 85% их массы. При снижении содержания биологически активной, свободной воды интенсивность и полнота жизнедеятельности снижаются, что характерно для разных видов "покоя".
Снижение содержания воды до воздушно-сухого состояния приводит, как отмечено выше, к анабиозу - прекращению жизнедеятельности, при этом жизнеспособные структуры остаются в нефункционирующем состоянии. Таким образом, переход к анабиозу происходит именно при отнятии воды из клеток или ее иммобилизации, что может происходить при высушивании или замораживании. Разница заключается лишь в том, что при высушивании отнятая вода удаляется из клеток в виде пара, тогда как при замораживании вода остается в клетках в виде кристаллов льда или в его аморфном состоянии.
При глубоком высыхании до состояния анабиоза свободная (биологически активная) вода удаляется, так что остается только связанная (биологически неактивная) вода. Возможно также и не такое глубокое высыхание, но при этом происходит смещение соотношений между этими формами воды в сторону снижения содержания свободной воды за счет преобладания связанной и (или) при таком изменении локализации воды, при котором основные ее количества оказываются изолированными от биохимических воздействий и в клетках создаются "сухие" участки. Таково, по-видимому, изменение содержания и состояния воды в спорах.
Образование труднопроницаемых оболочек и других внешних покровов при переходе к анабиозу. Как известно, на внешних поверхностях организмов всегда имеются оболочки. Возможно, что первая жизнеспособная структура, некогда образовавшаяся при возникновении жизни, выделила на своей поверхности какую-то оболочку, может быть, благодаря чисто физико-химическим процессам (например, адсорбция на поверхностях раздела фаз, в данном случае - структуры и среды). Первичные организмы, представляющие собой, по выражению А.И. Опарина, "фазовообособляющиеся" отдельности, по-видимому, имели оболочки уже более организованного строения, обеспечивающего это "фазовое обособление". При возникновении одноклеточных организмов развились оболочки клеток, явившиеся для таких организмов и внешними покровами. Так, клеточная оболочка бактерии, обладающая как жесткостью, так и эластичностью, при толщине 0,01- 0,04 мкм составляет около 20% сухой массы клеток. Впоследствии у многоклеточных организмов оболочки той или иной толщины сохранились у каждой из клеток, входящих в состав организмов. Наряду с этим у многоклеточных на их внешних поверхностях образуются более или менее сложные внешние покровы, часто сами состоящие их рядов клеток.
По-видимому, в начале своего возникновения оболочки несли функции защиты от неблагоприятных воздействий среды и простейшей связи с ней. В ходе эволюции развивались и наслаивались новые дополнительные функции.
На тех этапах эволюции, на которых начинает использоваться онтогенетический анабиоз, основной функцией этих оболочек становится именно наиболее полное "отгораживание" от внешней среды, защита от неблагоприятных внешних воздействий, что оказывается необходимым для сохранения жизнеспособных структур во время пребывания в анабиозе. Вследствие этого на внешних поверхностях соответствующей частей организмов, впадающих в анабиоз, в ходе эволюции развиваются оболочки, обладающие устойчивостью против внешних воздействий, механической прочностью, трудной проницаемостью. При этом значение оболочек для сохранения жизнеспособности организмов при анабиозе очень велико. Например, повреждение оболочек семян резко понижает их устойчивость, в частности усиливается доступ кислорода воздуха, что может интенсифицировать окислительные процессы, повышается поражаемость микроорганизмами. Особенно опасны трещины оболочек в области зародыша.