Механизмы сезонной адаптации животных к экстремальным условиям: адаптация к температуре

Общие принципы адаптации к экстремальным условиям Изменение белкового состава за счет активации/подавления экспрессии генов Синтез новых белков Изменение кинетических и регуляторных свойств ферментов Изменение свойств белков и ферментов за счет посттрансляционных модификаций, в частности за счет фосфорилирования/дефосфорилирования Изменение белок-белковых и белок-мембранных взаимодействий Изменение состава мембранных липидов Синтез «защитных» белков и низкомолекулярных соединений

Животные, устойчивые к замораживанию Многие наземные беспозвоночные, в первую очередь насекомые, их личинки и куколки Морские (литоральные) ракообразные Наземные и морские (литоральные) моллюски

Животные, устойчивые к замораживанию Рыбы (далия) Амфибии (6 видов североамериканских лягушек, сибирский углозуб) Рептилии (1 вид змей, 2 вида черепах, 1 вид ящериц)

Последствия неконтролируемого образования льда Переохлаждение и быстрое образование крупных кристаллов льда Образование льда внутри клеток, разрушение мембран и внутриклеточных структур Повреждение кровеносных сосудов Внутренние кровотечения при оттаивании Повреждение нервных волокон

Как приспосабливаются к таким экстремальным ситуациям, когда нормальная жизнь сильно затруднена? При ухудшении условий среды многие виды способны приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние скрытой жизни. Это явление было обнаружено в начале XVIII столетия Антони ван Левенгуком. Он заметил и описал, что некоторые из них могут полностью высыхать на воздухе, а затем оживать в воде. В высушенном состоянии они кажутся полностью безжизненными. Позднее такое состояние мнимой смерти было названо анабиозом (ана – нет, биос– жизнь). Глубокий анабиоз – это практически полная остановка обмена веществ. В отличие от смерти организмы могут при этом возвращаться к активной жизни. Переход в состояние анабиоза чрезвычайно расширяет возможности выживания организмов в самых суровых условиях. Коловратка – активно плавающая и в состоянии анабиоза

Состояние анабиоза возможно лишь при полном обезвоживании организмов. При этом важно, чтобы потеря воды клетками тела не сопровождалась нарушением внутриклеточных структур. Большинство видов к этому не способно. Например, в клетках высших растений имеется обычно большая центральная вакуоль с запасом влаги. При высыхании она исчезает, клетка меняет форму, сжимается, и ее внутреннее строение нарушается. Поэтому глубокий анабиоз в природе встречается редко. Летучая мышь ушан и суслик в состоянии зимней спячки Однако замедление обмена веществ и понижение жизнедеятельности в неблагоприятных условиях – явление широко распространенное. Клетки тела при этом частично обезвоживаются, происходит также и другая перестройка их состава. Состояние организмов, близкое к анабиозу, называют криптобиозом или скрытой жизнью (криптос – скрытый). В состоянии пониженного обмена веществ организмы резко повышают свою устойчивость и очень экономно тратят энергию.

К явлениям скрытой жизни относятся оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в почве, а мелких обитателей – в пересыхающих водоемах. В неактивном состоянии часто находятся в природе многие виды бактерий, пока не возникнут благоприятные условия для их размножения. Скрытая жизнь – очень важное экологическое приспособление. Это возможность переживать неблагоприятные изменения среды обитания. При восстановлении необходимых условий организмы вновь переходят к активной жизни. Переходя в состояние оцепенения или покоя, растения и животные как бы подчиняются воздействиям среды, экономя при этом затраты на свое существование.