Веселин Денков - На грани жизни

Благодаря низким температурам сохраняются микробиологические удобрения, которые устойчивы по отношению к продолжительному сроку консервирования. Уже создана и технология для получения сухих бактериальных удобрений, которые тоже можно консервировать в анабиотическом состоянии с расчетом на длительное время, причем они не потеряют своих ценных качеств.

В области прикладной энтомологии анабиоз тоже нашел применение при использовании умеренно низких температур, при которых происходит сильное понижение процессов жизнедеятельности и замедляется развитие некоторых видов насекомых. Известно, например, паразитирующее перепончатокрылое насекомое (Trichogramma evanescens), которое успешно используют для биологической борьбы против сельскохозяйственного вредителя — лугового мотылька. Трихограмма откладывает свои миниатюрные яйца в яйца различных видов бабочек, а ее личинки питаются их содержимым, в результате вместо гусениц бабочек вылупляются трихограммы. Именно эта особенность паразитирующего насекомого успешно используется в биологической борьбе против бабочек-вредителей. Во многих странах (в том числе и в Болгарии) уже созданы лаборатории, где успешно разводят трихограмм на яйцах зерновой моли. Эту моль можно разводить круглый год на зерновых продуктах, и она дает миллионы яиц, на которых могут развиваться трихограммы. Установлено, что на 1 кг зерна можно получить примерно 15 тыс. бабочек моли, которые откладывают от 200 тыс. до 300 тыс. яиц. Их заражают трихограммами, и через 4–5 дней зараженные яйца темнеют. В таком виде яйца могут храниться в течение нескольких месяцев в холодильнике при температуре от 1 до 2 °C. В таком анабиотическом состоянии процессы развития насекомых прекращаются или сильно замедляются. Вскоре после того как яйца вынут из холодильника, из них вылупляются взрослые трихограммы. Такое продление срока, необходимого для развития этих паразитических насекомых, дает возможность массового использования зараженных яиц для биологической борьбы в самый подходящий момент — когда луговой мотылек откладывает яйца.

В шелководстве модель анабиоза используется для продолжительного хранения яиц тутового шелкопряда путем воздействия на них низких температур, которые значительно задерживают развитие яиц, вследствие чего гусеницы не могут вылупиться. Это позволяет специалистам шелководства поддерживать генетический фонд и — что не менее важно — дает возможность различным странам совершать обменные операции, транспортируя в анабиотическом состоянии яйца ценных разновидностей тутового шелкопряда.

Крупным достижением биологической науки является глубокое замораживание семенной жидкости и продолжительное ее хранение (10–20 лет). Этот метод длительного хранения мужских половых клеток целиком основан на возможности приведения их в состояние анабиоза.

Первые опыты со спермой по выяснению консервирующих свойств низких температур проведены в 1866 г., когда механизм действия сперматозоидов в процессе оплодотворения еще не был выяснен. Уже тогда Мантегца сделал сообщение, что сперматозоиды человека можно сохранять, прибегнув к замораживанию при температуре — 17 °C. Он предсказал, что замороженную сперму быков и жеребцов можно будет перевозить на большие расстояния и успешно использовать для искусственного осеменения и размножения животных. Но в то время работы Мантегца не привлекли внимания современников и были преданы забвению.

Первые опыты по замораживанию спермы животных провел в России в 1907 г. Илья Иванов, которого известный болгарский ученый академик К. Братанов назвал «смелым реформатором, который благодаря своей прозорливости и исключительной эрудиции добился таких достижений в науке, которые не потеряли своего значения и сегодня».

Успешное замораживание спермы связано с открытием защитного действия глицерина для сохранения тканей растений. Честь этого открытия, сделанного в 1912 г., принадлежит русскому ученому Н. А. Максимову. Позже английские ученые Смит, Ловелок, Парке и другие изучали действие глицерина на ткани животных. В разных странах началась усиленная работа над созданием подходящих методов для замораживания спермы. В 1938 г. Люйе и Ходап успешно провели глубокое замораживание сперматозоидов лягушки при температуре — 192 °C. В том же году Четлес впервые заморозил сперму человека. После замораживания спермы при температуре -79, -196 и -256 °C 10 % сперматозоидов восстановили подвижность при размораживании.

Когда в 1947 г. появилась статья И. И. Соколовской «Может ли замороженная сперма оплодотворять и давать нормальное потомство?», многие ученые считали эту проблему фантастичной. И. И. Соколовская первая в мире получила крольчат в результате оплодотворения глубокозамороженной спермой. Годом позже И. В. Смирнов сумел получить высокий процент живых сперматозоидов быка после их замораживания. Почти одновременно появились сообщения английских ученых (Смит и другие) о замораживании спермы птиц (главным образом петухов) с использованием глицерина как составной части при ее разбавлении. Позже в Англии ученые Полдж, Смит, Раусон и Парке (1949–1952 гг.) разрабатывают и усовершенствуют метод глубокого замораживания спермы быков. Этот метод и сейчас находит широкое применение во всем мире, причем в ряде стран 100 % коров осеменяют глубокозамороженной спермой.

Учеными уже разработаны надежные методы продолжительного сохранения посредством глубокого замораживания спермы быков, жеребцов, хряков, баранов, козлов, кроликов, собак, петухов и других сельскохозяйственных, а также некоторых диких животных и, разумеется, сперматозоидов человека [18] К настоящему времени осуществлено успешное замораживание спермы более чем у 100 видов животных различных систематических групп — моллюсков, иглокожих, насекомых, рыб, амфибий, рептилий, птиц, млекопитающих. В ряде стран созданы «банки спермы» наиболее ценных производителей крупного рогатого скота, и практически 100 % коров осеменяют семенем из таких банков. Начато создание банков спермы и редких и исчезающих видов животных, что является важным звеном, в системе природоохранных мероприятий. .

Когда речь идет о замороженных сперматозоидах, обычно подразумевают сперму, сохраняющуюся при температуре -79 °C (температура твердого СО2) или чаще при -196 °C (температура жидкого азота). Для продолжительного сохранения спермы необходимо быстро ее охладить до температуры, при которой обменные процессы в цитоплазме сперматозоидов приостанавливаются. При медленном охлаждении спермы при температуре ниже 0 °C образуются кристаллы льда, разрушающие клеточную мембрану сперматозоидов. При быстром охлаждении кристаллы не образуются, а вода замерзает и переходит в стеклообразное состояние (витрификация). При глубоком замораживании спермы важно использовать глицерин (5–7 %), потому что он проникает в клетки и придает цитоплазме способность переносить глубокое охлаждение без существенных нарушений ее структуры и жизнедеятельности.