Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kvant.mccme.ru/pdf/2003/02/07.pdf Дата изменения: Fri Dec 23 19:27:19 2005 Дата индексирования: Tue Oct 2 00:30:52 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п п п п п п п п

ВОДА

ВНУТРИ

НАС

7

C , осмоль/л 1,5 1,0 0,3 5 10 0 5 10 20 N=50

20

50 k

Рис. 5. Зависимость осмолярной концентрации от порядкового номера сегмента, полученная в результате моделирования

особой необходимости, и поэтому ее количество в моче может быть большим, а концентрация веществ в моче (осмотичность) низкой. Наоборот, для млекопитающих, живущих в пустынях, вдалеке от водоемов, каждая капля воды на счету. Поэтому обитатели пустынь, выводя шлаки с мочой, должны как можно больше увеличивать ее осмотичность. Действительно, исследования показали, что осмотичность мочи у бобров составляет всего 0,5 осмоль/л, а у тушканчика более 5 осмоль/л. Различия в осмолярности мочи у этих животных можно объяснить тем, что у тушканчика длина петли Генле почти в 10 раз больше, чем у бобра.

Криобиология и биологические антифризы
Жизнь возможна только в очень узком диапазоне температур от нескольких градусов ниже температуры замерзания чистой воды (0 њС) до 4050 њС. Здесь, конечно, речь идет о температуре самого организма, а не окружающей среды. Изменение температуры очень сильно сказывается на многих физиологических процессах, а ее уменьшение значительно замедляет их. Так, потребление кислорода животными при понижении температуры на 10 њС падает в 23 раза. Оказавшись вне диапазона температур, совместимых с активной жизнью, многие животные могут выживать, переходя в состояние оцепенения. Некоторые из них, находясь в таком состоянии, способны переносить температуру жидкого воздуха (193 њС) или даже жидкого гелия (269 њC). Однако такой сопротивляемостью по отношению к низким температурам обладают далеко не все организмы. Те, кто держит тропических рыб в комнатных аквариумах, наверное, знают, что стоит отключить подогрев, и в первую же прохладную ночь все рыбки погибнут. Животные, обитающие в условиях холодного климата, выдерживают длинные холодные зимы, когда их температура может падать гораздо ниже температуры замерзания воды. Один из способов, который помогает им избегать гибели в таких условиях, это переохлаждение. Под переохлаждением имеется в виду снижение температуры жидкости внутри клеток животного ниже температуры ее замерзания без образования кристаллов льда. Следует отметить, что образование кристаллов внутри клетки может привести к необратимому разрушению внутриклеточных структур и ее гибели. Заметим, что если воду или солевой раствор охла-

дить ниже температуры замерзания, то это не обязательно сразу приведет к образованию кристаллов льда. Необходимым условием образования льда является наличие центров кристаллизации и достаточная длительность охлаждения. При отсутствии чужеродных частиц, служащих, как правило, центрами кристаллизации, чистую воду можно переохладить почти до 40 њС. При этом, как только появляется первый кристаллик льда, замерзание всей жидкости происходит очень быстро. Давно известно, что глицерин предохраняет живые организмы от повреждения при замораживании. Глицерин в высокой концентрации содержится в гемолимфе насекомых, и с этим связывают их способность выживать при низких температурах. Например, у осы к наступлению зимы концентрация глицерина увеличивается до 5 моль/л, и в этот период глицерин составляет около 3% всего жидкого содержимого этого насекомого. В результате температура замерзания гемолимфы осы снижается до 17,5 њС. Так же, повидимому, можно объяснить недавнее открытие энтомологов, обнаруживших на одном из ледников Гималаев насекомого, похожего на комара, довольно активного при температуре ниже 16 њС. Доказано, что способность переносить резкие похолодания, увеличивая концентрацию глицерина в крови, характерна не только для тех насекомых, которые на зиму впадают в спячку. Так, обычные мясные мухи легко переносят понижение температуры до 10 њС, однако они выживают только тогда, когда температура падает относительно медленно. Оказалось, что причиной такой быстрой адаптации насекомых к отрицательным температурам является трехкратное увеличение концентрации глицерина в их гемолимфе. Это, очевидно, помогает им выживать во время заморозков ранней весной и поздней осенью. Свойство глицерина быть хорошим криоконсервантом широко используется в биологии и медицине. Известно, что эритроциты можно много месяцев хранить без повреждения в замороженном состоянии, если предварительно погрузить их в глицерин. Используя глицерин, можно предохранить от криоповреждения даже целых животных. Вот пример. Хомяков сначала перфузировали (от латинского perfusio вливание) небольшим количеством глицерина, после чего их погружали в ледяную воду. Все признаки жизни (дыхание, сердцебиение) у них вскоре исчезали. Далее животных замораживали до температуры 14 њС, и они становились совершенно твердыми. Затем, пробыв около часа в комнате, они оттаивали, и большая их часть возвращалась к жизни. Рыбы и множество беспозвоночных животных обитают в арктических водах, где круглый год температура воды держится около 1,8 њС. Температура замерзания жидкостей тела придонных антарктических рыб составляет около 0,7 њС, что примерно на целый градус выше температуры морской воды в приполярных районах. Почему же рыбы не замерзают? Оказывается, они в течение всей жизни находятся в переохлажденном состоянии. Если к такой рыбе прикоснуться кус-