Как холоднокровные животные выживают в морозы?


Люди знают, как согреться в морозы — надо всего лишь надеть на себя свитер, куртку, пальто или шубу. Одежда задержит тепло, производящееся организмом, и не даст погибнуть от холода. Но ту же черепаху заворачивать в одеяло совершенно бесполезно, так как ей требуется внешний, а не внутренний источник обогрева. Кажется, что таким живым существам нечего делать в морозных землях, однако холоднокровных можно встретить повсюду, даже в Антарктиде. Благодаря тому, что на их вооружении есть несколько весьма хитрых приемов выживания.

Как холоднокровные животные адаптировались к морозу

Черепахи

 

Человеческий организм старается поддерживать постоянную температуру, поэтому считает мороз досадным неудобством. Однако для холоднокровных проблемой является не столько недостаток тепла, сколько лед. В любой живой клетке содержится вода, которая при замерзании, принимая кристаллическую структуру, заметно расширяется. Понятно, что эта трансформация может повредить или даже убить «контейнер». Когда температура опускается ниже нуля, существа, не производящие тепло или не способные удерживать его, должны как-то защищаться от этого потенциально смертельного воздействия.

 

Самый очевидный способ — это спрятаться в каком-нибудь относительно теплом месте, например, на дне водоема. Ледяной панцирь, который покрывает озера и пруды, не дает замерзнуть основной массе воды, и, в частности, расписные черепахи способны находиться в таких резервуарах в течение всей зимы. Они, если так можно выразиться, научились дышать водой — кислород поступает к ним в организм через кожу. Проблемой тут может быть только то, что в верхней части скованного льдом водоема перестает происходить обмен газами с внешней средой. Это означает, что бактерии и другие организмы постепенно вырабатывают весь доступный кислород. Водоросли, не получая достаточного количества солнечного света, также заметно снижают производство этого живительного газа. К счастью, у расписных черепах есть адаптации, позволяющие справиться с дефицитом.

 

Во-первых, они замедляют метаболизм своего организма — до 1% от обычного. Если не помогает и это, черепахи начинают расщеплять накопленные сахара без использования кислорода. При этом генерируются не очень полезные соединения, избавиться от которых невозможно без все того же О2. Но здесь на помощь приходит ещё один хитрый прием — пресмыкающиеся складируют вредные материалы в панцирях. Переждав зиму и оказавшись на свежем воздухе, они избавляются от всего накопленного мусора. Эволюция иногда способна творить настоящие чудеса, не правда ли?

Лесные лягушки

 

Пересидеть зиму на дне какого-нибудь пруда удается далеко не всем. Некоторые животные вынуждены переносить морозы на открытой местности. Лесные лягушки используют метод, именующийся в научной фантастике «крионикой». Эти существа обитают в том числе в Канаде и на Аляске, где нередки очень сильные холода. Естественно, они пытаются не подвергаться воздействию экстремальных температур, поэтому прячутся на зиму под листья и снег, где не бывает морознее -7°C. Вода замерзает приблизительно в двух третях тканей их организмов, но ученые выяснили, что земноводные остаются живы в течение 200 дней при температуре до минус двух градусов по Цельсию.

 

Будучи замороженной, лягушка кажется мертвой. У неё нет ни сердцебиения, ни дыхания. Но с попрыгуньей всё в порядке — оттаяв, она возвращается к полноценной жизни. Это чудесное преображение становится возможным благодаря хорошей подготовке к зиме. С приближением холодов в организме земноводных активизируются ферменты, которые забирают сахара из заранее накопленного гликогена. Они переносятся кровью в самые важные органы лягушки. В сердце, например, их концентрация увеличивается в 10 раз по сравнению с обычным уровнем. Сахара исполняют роль природного антифриза, мешая молекулам воды выстроиться в ледяные кристаллы. То есть, по существу, они снижают температуру замерзания жидкости в органах.

 

Кроме того, лесные лягушки стараются не расходовать понапрасну мочевину — зимой её концентрация в их организмах вырастает в 50 раз. Это соединение тоже служит чем-то вроде антифриза и, возможно, способствует замедлению метаболизма. Благодаря описанным приемам жизненно важные органы земноводных не замораживаются. Исследователи до сих пор не выяснили, как лягушкам удается справиться с последствиями промерзания других тканей, но, видимо, ответ на этот вопрос также будет рано или поздно получен.

Нематоды

 

Черви-нематоды, встречающиеся в Антарктиде — это единственные известные науке живые существа, способные переносить полную заморозку. Если холода на этом суровом континенте наступают постепенно, влага из их клеток выходит наружу, и в этом случае происходит обезвоживание. Если же температура опускается быстро, черви замерзают. При этом во время лабораторных экспериментов более 80% нематод выжили после суточного пребывания при -1°C.

 

Ученые, проводившие это исследование, до сих пор несколько озадачены полученным результатом, так как клетки нематод продолжают функционировать, несмотря на наличие в них льда. При этом удалось установить, что после того как температура опускается до -10°C, в червях активируются десятки органических механизмов. В том числе весьма неожиданных, вроде противовирусных протеинов. После суточной заморозки значительная часть функций на молекулярном уровне начинает осуществляться протеазами. Эти ферменты измельчают белки на более мелкие составляющие, предоставляя организму энергию, которая, видимо, припасена как раз на такой чрезвычайный случай.

 

Вышеописанное показывает, что ученым есть ещё над чем поработать. Крайне интересен, например, вопрос, почему клетки нематод не разрушаются льдом. Полученная в результате дальнейших исследований информация может найти и практическое применение. Возможно, мы научимся дольше сохранять в пригодном состоянии органы для трансплантации. А если заглянуть ещё глубже в будущее, то и замораживать людей, отправляющихся в дальние космические путешествия. Мечтать ведь не вредно, не правда ли?



Источник