В результате ряда других опытов было установлено, что при удалении щитовидной железы у зимоспящих животных они не в состоянии впадать в гибернацию. Когда тем же животным вводили гормоны этой железы (тиреоидные гормоны), они могли впасть в состояние зимней спячки. Подобные результаты были получены и с гормонами надпочечников и половых желез, которые также нужны для впадания в зимнюю спячку.
Доказано, что в конце гибернации все органы внутренней секреции, включая и гипоталамус, действуют с повышенной активностью. При пробуждении необходима значительная энергия для согревания организма, что невозможно без усиления выработки гормонов.
В 1977 г. американские физиологи X. Суэн и Ч. Шат посредством введения экстракта мозговой ткани, взятой у животных, находившихся в состоянии зимней спячки, сумели вызвать у теплокровных животных понижение обмена веществ на 35 % и температуры тела на 5 °C.
В ноябре 1982 г. советские исследователи из Института биофизики Академии наук СССР сумели искусственно вызвать состояние зимней спячки v животных с постоянной температурой тела. Опыты были проведены весной на трех группах белых мышей. Первой группе ввели экстракт ткани, полученный в декабре — январе от сусликов, находившихся в состоянии естественной глубокой зимней спячки. Второй группе мышей ввели экстракт тех же тканей сусликов, но полученный в их активный летний период. Третья группа мышей была контрольной — им вводили физиологический раствор. Экстракт получали из эпителия кишок, где синтезируются нейропептиды, которые в дальнейшем поступают в мозг и играют роль регуляторов сложных процессов в нервной системе. Результаты показали, что введение в организм мышей экстракта из тканей сусликов, находящихся в состоянии зимней спячки, существенно понижало потребление кислорода и температуру тела в зависимости от дозы. При введении 1 мкг на 1 г веса потребление кислорода падало до 61 %, а через 4 ч после введения температура тела падала до 32,8 С. При введении 2 мкг на 1 г веса обмен веществ понижался до 76 %, а температура тела к седьмому часу падала до 25 °C. У некоторых животных через 6 ч она упала до 22,5 °C, т. е. мало отличалась от температуры помещения, где проводился опыт. У второй группы мышей, которым вводили экстракт, взятый от сусликов в период их летней активности, не наблюдалось отличия от контрольной группы мышей, которым вводили только физиологический раствор. По мнению советских ученых, в организме зимоспящих животных вырабатывается или резко увеличивается концентрация одного или нескольких веществ, которые до сих пор не удалось идентифицировать. Сначала они понижают обмен веществ, а потом и температуру тела. Советские ученые предполагают, что действие этих веществ подобно действию вещества, выделенного из мозга и крови зимоспящих животных, в вышеописанных опытах[11].
Многие специалисты склонны исключить предположение о том, что такой комплексный процесс, как зимняя спячка, для выработки которой природе понадобились миллионы лет, может вызывать одно химическое соединение.
Расшифровка этой тайны имела бы огромное значение для медицины при лечении ряда заболеваний, так как считают, что во время зимней спячки животные устойчивы к возбудителям болезни[12].
Анабиоз и зимний покой в мире микроорганизмов и в мире растений
В природе анабиоз не является патентом только животных организмов. Он широко представлен и среди микроорганизмов из царства Prokaryotae, к которым относятся все виды бактерий и синезеленых водорослей. Анабиоз представлен и в мире растений (низших и высших). У многих микроорганизмов и видов растений природа в своем длительном эволюционном процессе развития создала прекрасное приспособление для впадания в состояние покоя или анабиоза при неблагоприятных условиях. В этом состоянии они могут переживать в течение длительного времени (для некоторых видов бактерий даже миллионы лет!) и при создании нормальных условий восстанавливать свою жизнедеятельность.
В 1962 г. сенсационно прозвучало сообщение французского микробиолога Г. Домбровского, который заявил, что ему удалось случайно оживить бактерии (Pseudomonas halocrenae), пробывшие в соляных пластах около Бад Нагейма более 180 млн. лет. Г. Домбровский проводил исследования минеральных вод у Бад Нагейма, которое завершил посевом проб в различных питательных средах для выявления бактерий. Он обратил внимание на тот факт, что даже в очень соленых водах обнаруживались живые бактерии. Странным показалось и то, что бактерии обнаружились и в воде, взятой с большой глубины. Взяв у бурильщиков, работавших поблизости, пробы соли, извлеченной с глубины 209 м, Домбровский в стерильных условиях извлек внутреннюю часть пробы, чтобы исключить побочное загрязнение, и сделал посев. Развились два вида бактерий. Опыты были неоднократно повторены — результаты оказались те же: в кристаллах соли, пролежавших в недрах земли более 180 млн. лет, встречались бактерии, способные оживать. Но само «оживление» еще не может служить достаточным доказательством. Ученый расширил свои опыты и вырастил бактерии в питательной среде, в которую каждую неделю добавлял определенное количество соли. Когда получился насыщенный солевой раствор, он выпарил питательную среду. Образовались кристаллики соли, в которые были вкраплены бактерии. После того как кристаллы пролежали несколько недель, из них снова можно было выделить живые бактерии. Выяснилось, что вполне возможно в блоках соли сохранять живые бактерии на протяжении миллионов лет.
Анабиоз у микроорганизмов — давно известный факт: еще Левенгук в 1705 г. встретился с этим интересным биологическим явлением.
В настоящее время известно, что существуют некоторые виды бактерий, которые, попадая в неблагоприятные для них условия жизни, превращаются в стойкие образования с плотной многослойной оболочкой, называемые спорами. Это крайне обезвоженные клетки с толстой оболочкой. Такие спорообразующие бактерии преимущественно представляют собой бациллы и клостридии (принадлежащие к семейству Bacillaceae). За длительный эволюционный процесс они выработали прекрасный способ выживания при неблагоприятных для жизни условиях. При помощи спорообразования они повышают свою устойчивость к физическим, химическим и биологическим факторам внешней среды, сохраняясь в анабиотическом состоянии на протяжении многих лет. Они выдерживают даже высушивание в вакууме, очень низкие и высокие температуры (погибают лишь при 120 °C). Позже, попадая в подходящие для них условия жизни, они снова возвращали свою жизнедеятельность и болезнетворное действие, становясь причиной опасных заболеваний животных и человека. Спорообразующие возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, злокачественных опухолей[13], газовой гангрены и др., впадая в анабиотическое состояние, долгие годы сохраняют свою жизнеспособность. Этим объясняется затухание на известный период и внезапное проявление некоторых заболеваний у животных. Известны так называемые мертвые поля, где в прежние времена зарывали в землю животных, погибших от сибирской язвы (сейчас их трупы сжигают). Через какой-то отрезок времени люди при распахивании земли или животные на пастбищах могли заразиться (болезнь является зоонозом, т. е. общей для животных и людей). А споры столбняка не погибают даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Стоит только их разморозить, и жизнь снова возвращается к ним.
Но если вернуться к случаю в Бад Нагейме, удивительно, что обнаруженные бактерии, не образуя спор, пребывали в состоянии анабиоза миллионы лет.
Это не единственный случай, когда были обнаружены древние микробы в анабиотическом состоянии. На разных глубинах в трещинах подземных пластов сумели сохраниться бактериальные палочки — одни «только» 10 тыс. лет, а другие- 1 млн. лет. Недавно такую находку сделали американские биологи из научно-исследовательского института имени Чарльза Дарвина в Дайн-Пойнте. Ученые перенесли обнаруженные ими бактерии в лабораторию в стерильные пробирки и создали им идеальные условия. Вскоре в питательной среде закипела жизнь — бактерии начали размножаться и образовали целые колонии, напоминающие по форме вершину вулкана.
Одним словом, оказалось, что и миллион лет — не предел для жизни микроскопических бактерий, впавших в анабиотическое состояние. Этот вывод важен не только в теоретическом отношении. Он привлек внимание представителей молодой науки экзобиологии, изучающей возможности существования жизни вне нашей планеты, например, на кометах, в наиболее мелких частицах космической пыли или на планетах с резкими переменами климатических условий. Ныне экзобиологи задаются вопросом: не могут ли там на известное время «притаиться» и, когда условия позволят, «воскреснуть» какие-нибудь живые существа?