Жизненные процессы и гидростатическое давление - Крисс А.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Экологическая тшша, в которой возможно длительное существование
живого в условиях гидростатического давления, не простирается за область
величия, превышающих 1000-1100 атм. Она находится в пределах давления,
которое в основном присуще районам Мирового океана с глубинами,
достигающими 11 000 м. Об этом можно судить по находкам па дне столь
глубоких впадин не только живых бактерий, но и животных.
Данный случай, когда многоклеточные жшютпые в состоянии конкурировать
с б.истериями по своей резистеитностп к экстремальному действию
физических факторов, является едипстветшым, так как бактерии по
устойчивости к высоким температурам п к радиоактивному излучению
оставляют далеко позади себя остальные формы жизни.
Влпяппе гидростатического давления на организмы определяется
величиной и продолжительностью действия давления. Прп коротких
экспозициях, не более нескольких десятков минут, возможен выход за
пределы указанных выше величин давления без потери жизнеспособности
бактерий. Имеются отдельные сообщения о выживаемости бактериальных клеток
прп удлинении времени действия давления 1400-3000 атм до многих часов.
Привлекает внимание то обстоятельство, что в лабораторных условиях во
многих случаях не удается культивировать свежевыделенные с максимальных
глубин Мирового океана бактерии даже под меньшим давлением, чем в их
местообитании, где 1000 атм непрерывно действуют па все живое в течение
миллионов лет. Возможно, это быстрое ослабление баротолерантиости
объясняется вредным влиянием продуктов обмена, накапливающихся в
результате перехода бактерий к колониальному образу жизни, необычному для
них в естественных условиях существования в проточной системе.
Ниша жизни в условиях повышенного гидростатического давления не
является единой для населяющих ее организмов: она расчленяется на ячейки,
в которых способность к существованию в условиях давления неодинакова у
различных обитателей. Эта способность, обусловленная главным образом
эволюцией живого, наиболее развита на тех ступенях эволюционной лестницы,
где располагаются существа сравнительно низкой организации. Однако, как
показали исследования в области баромикробпо-логии, чувствительность к
давлепню может определяться видовой принадлежностью, входпть в число
признаков штаммового различия и быть индивидуальной чертой особей,
составляющих генетически однородную популяцию. Можно наблюдать всю гамму
адаптпвпых возможностей, от полного отсутствия барорезпстент-ностп к
относительно невысокому повышению гидростатического давления до высокой
степспи устойчивости, которая выражается в сохранении жизнеспособности
под давлением 1500 атм п более в течение трех-четырех суток.
Действие гидростатического давления тта биологические объекты не
непосредственное. Оно опосредуется как результат влияния давления па
физические, фнзпко химические и химические характеристики жидкостей,
растворов - минеральных, органических и смешанных, однофазовых,
двухфазовых и трехфазовых систем.
Барониша живого располагается ниже тех величии гидростатического
Дг'влемпя, при которых вызванные нм физические, фп-знко-химнческне н
химические изменения в среде столь велпкн, что выходят за максимальный
уровень приспособительных возможностей таких существ. как микроорганизмы.
То обстоятельство, что под давлением в несколько сот атмосфер
порождаемые нм в клетке пзменетшя могут переноситься организмами,
например увеличение вязкости протоплазмы, свидетельствует о выработке
бароспецпфическпх механизмов адаптации, еще неизвестпых нам. которые
позволяют одному п тому же штамму бактерий проявлять себя одинаково нри
атмосферном давлении и под давлеппем 500, 800, 1000 атм в отношении такой
важнейшей н чувствительнейшей к внешппм факторам функции живых существ,
как размножение.
Белки - структурная основа жизни - претерпевают денату-рацнонные
изменения, степень которых зависит не только от величины давления п
длительности его действия, но п от пх строения. Показательно, что
различные фракцип одной и тон же кровяной сыворотки или антигенные белки
одной и той же бактерии отличаются неодинаковой чувствительностью к
высокому гидростатическому давлению. Так, в соответствующих опытах
глобулины коагулировали под давлением 7000 атм, тогда как альбумины не
денатурировались даже при 19 000 атм, хотя экспозиция давления была
одинаковой; антиген Vi у бактерии Salmonella paratyphi сохранялся под
давлением 5000 атм в течение 30 мин., а антиген Н не обнаруживался.
Если в данных примерах пз литературы различия в характере реакции на
высокое давление определялись конституциональными особенностями белков,
то легко себе представить, каким нивелирующим должен быть ответ клетки на
многозначность таких реакций, чтобы предотвратить дисгармонию, могущую
привести ее к смерти, когда в протоплазме гидростатическое давление
•повышается на сотни атмосфер. Нужно учесть также влияние
гидростатического давления на нуклеиновые кислоты, способствующее
