Господин Свещаров Биология за всички

През последните години бе натрупан богат експериментален опит и клиничен материал, който кара изследователите да се замислят върху вредата от хроничното въздействие на малките дози ДДТ върху животинския организъм. Доказано е вече неговото задържащо овулацията действие, предизвикването на ненормални изменения в тестикулите и изчезването на вторичните полови белези при някои видове диви птици. Установено е разстройване на техния нормален цикъл на възпроизводство на поколението поради нарушаване на връзката между времето на отглеждането на малките и възможностите за намиране на подходяща за тях храна, вследствие на което броят им намалява значително. Редица биолози отбелязват, че много от известните пестициди засягат клетъчните хромозоми и оказват ефект на въздействие, подобен на този при облъчване с радиоактивни елементи. Допуска се, че някои от тези пестициди могат да причинят патогенни мутации, т.е. трайни унаследими аномалии в живите организми. Разбира се, чувствителността на отделните индивиди варира в известни граници.

Масовата употреба на ДДТ и на различните пестициди се превърна в омагьосан кръг. Оказа се, че насекомите загиват масово и по този начин се нарушава чувствително съществуващото от хилядолетия равновесие в растителните и животинските съобщества. Цели ценози, биоценози и екосистеми се лишават от редица извънредно полезни насекоми, които играят голяма роля при опрашването на много растителни видове. Същевременно загиват и голям брой видове хищни насекоми, които пък са естествен враг на редица вредни за селскостопанските култури насекоми. Намаляването на общия брой насекоми в дадена екосистема от своя страна води до намаляване на храната на пойните птици и насекомоядните бозайници. От тава страдат много хищни птици и бозайници, каквито са соколите, лисиците, вълците и пр., чиято „вредност“ сега е поставена на преценка от редица зооеколози. Те смятат, че при намалена численост, особено в слабо населените райони, тези хищници трябва да се запазят както като дефицитен вид в резерватите, така и като полезни санитари за дивеча в незащитената природа.

Техническият прогрес и замърсяването на планетата

Оказа се обаче, че природата не може да бъде бездънен резервоар за отпадъци. Биологичното равновесие в нея започва да се нарушава и вече взема застрашителни размери (фиг. 27). Все пак изучаващите проблемите на биосферата учени смятат, че човечеството все още притежава резерви от незасегнати или слабо засегнати природни екологични системи, на които дори и високо развитите страни дължат много от успехите в развитието на икономиката си и особено на селското стопанство.

{img:biologija_za_vsichki_f28_otpadyci.jpg|#Фиг.27. Край големите градове израснаха планини от отпадъци.}

Проблемът за жизнената среда стана не само здравен, но и икономически. От национален за някои страни, той стана международен. В капиталистическите страни научно-техническата революция не смекчи, а дори изостри социалната и екологичната криза, обусловена от индустриализацията. За всички е ясно, че само „мирното съвместно съществуване“ между човека и природата ще запази хармонията на живота. Специалистите всестранно проучват възможностите, как науката и техниката да защитят природата. Периодът на равнодушие вече се заменя с особена грижа и активност за опазване на природната среда (фиг. 28). Строят се различни съоръжения за пречистване на замърсените води, въвеждат се в действие прахоуловители, конструират се приспособления за охрана на атмосферния въздух, съсредоточава се вниманието върху двигателите с вътрешно горене, децентрализират се промишлените източници на замърсяване. Разработват се регионални схеми от съоръжения, управлявани с помощта на електронноизчислителни машини и т.н.

{img:biologija_za_vsichki_f29_zamyrsen_vyzduh.jpg|#Фиг.28. Демонстрация срещу замърсяването на въздуха в градовете.}

Всички средства на науката, техниката и общественото съзнание се впрягат за поправяне на допуснатите от човека грешки, които предизвикаха нарушаване на равновесието в природата. Вече все по-рядко се забравя, че най-съвършената хармония — тази на природата, създавана в продължение на милиони години — не може да се постигне от никакви програми, модели или технически средства. Съвременната цивилизация трябва да намери сили да докаже жизнеността си, особено когато се опира на творческата мощ на всички трудови хора по света.

Съществуват ли граници за земния живот?
Може би си спомняте, драги читатели, какъв голям интерес предизвика съобщението на известния изследовател проф. Жак Пикар за откриването на живот на 11 км в дълбочините на океана, там, където върху всеки квадратен сантиметър тежат по 11 тона! Но една новина, съобщена през май 1970 г. от Американското управление на аеронавтиката и изследване на космическото пространство (НАСА), направи още по-силно впечатление на учените. Оказа се, че в телевизионната камера на „Сървейър-3“, която бе демонтирана и пренесена на земята от астронавтите на космическия кораб „Аполо-12“ Чарлз Конрад и Алън Бийн през ноември 1969 г., е бил открит микроорганизъм! В лабораторията в Хюстън, която се занимава с изследване на предметите, донесени от Луната, група микробиолози под ръководството на д-р Ф. Митчел определили микроорганизмът като принадлежащ към групата на стрептококовите бактерии. Четири дни след като бил поставен в благоприятна за развитието му среда, микроорганизмът започнал да проявява признаци на живот, които постепенно се усилвали. Било установено, че той се отнася към съвършено безвредния за човека вид Стрептококус митис.

Учените категорично отхвърлили възможността този необичаен „лунен пасажер“ да е попаднал в обектива на демонтираната камера при завръщането на „Аполо-12“ на земята. При това положение няма съмнение, че той е попаднал по някакъв начин във въпросния детайл на „Сървейър-3“ преди изстрелването му през април 1967 г. към Луната, въпреки изключително прецизните мерки, взети за пълно обеззаразяване на цялата космическа система преди старта.

Ако запитате който и да е средношколец у нас, кои са най-благоприятните условия за съществуването на живот, той без колебание ще отговори: „Преди всичко наличие на достатъчно количество кислород, положителна температура до 25-35°C, нормална киселинност на средата, налягане 1–1,5 атмосфери и, разбира се, достатъчно количество хранителни вещества и вода“.

Оказа се обаче, че животът съществува както при условията на чудовищно налягане в океанските бездни, така и при полярен мраз и големи дози радиация. Това са условия, за които доскоро се смяташе, че са абсолютно непригодни за развитието и съществуването на живата материя. Горните примери показват, че живите същества от нашата планета притежават изключителна пластичност и са в състояние да запазят жизнеспособността си в много широки граници.

Живот в пустинята
В представите на всеки от нас пустините съществуват като понятие за местности, бедни на живот, като царство на безнадеждността. Това са доста големи пространства от и без това оскъдната суша на нашата планета. Ако погледнем физическата карта на света, лесно можем да се убедим, че започвайки от Сахара, пустините се простират през полуостров Арабия и Иран до Гоби в Централна Азия. Южните части на САЩ са заети от пустиня. В южното полукълбо пустинята Калахари се е разпростряла в Южна Африка. Пустини има и в Централна Австралия.

Изглежда от всички тях само пустинята Деште-Лут в Иран може да се причисли към местата, почти напълно лишени от живот. Някои райони на алжирска и либийска Сахара и централните части на Австралия също може да се смятат за „абсолютни пустини“. Там никога не падат валежи и практически няма растителност. Животинският свят също е много беден.

Но това са изключения. Оказа се, че флората и фауната на пустинята са разнообразни и някои родове растения и животни са представени доста богато. Този факт идва да ни подскаже, че неумолимият закон на естествения отбор е дал право на съществуване само на онези организми, които в процеса на своята еволюция са успели да се приспособят най-добре към суровите условия за живот. В тези местности растенията например са се пригодили да живеят при извънредно ограничен режим за използуване на вода (средното годишно количество на валежите в пустинята е около 150 мм, а понякога спада и до 25 мм). Много от тях в периодите на голяма суша въобще не се появяват на повърхността. Многогодишните растения, които понасят продължителни засушавания имат много редки и тънки листа, обвити с плътна ципа и много власинки, които възпрепятствуват изпаренията на големи количества вода. Други, каквито са пустинната акация и тамарикса (ракитицата), имат извънредно малки листа, които при някои видове достигат едва 1 мм ширина. В периодите на голяма суша те опадат, но фотосинтезата в растенията не се прекратява, защото стъблата им съдържат известно количество хлорофил, напълно достатъчно да поддържа жизнената им дейност.

Дъждът в пустинята има чудотворна сила. Само за една нощ отделни места в опалената от слънцето земя се покриват със зеленина, а животните бързат да утолят жаждата си. Растенията също „бързат“ да попълнят запасите от вода, като я натрупват в клетките на особена „водоносна тъкан“, която се намира в плътните листа, стъблото и корена им. Така например, ако един гигантски кактус тежи 10 тона, 8 тона от тази маса са вода. Някои животни, като някои костенурки например, запазват водата в два специални „джоба“ на черупката си. Повечето други представители на пустинната фауна задоволяват нуждите си от вода, като използуват натрупаните в тялото им мазнини. В сложните химични процеси на разграждане на тези мазнини се отделя и вода. Общо взето, бозайниците по-трудно понасят големите горещини. Някои гризачи прекарват част от лятото в състояние на летаргичен сън. В американските пустини има един вид колибри, чиято обмяна на веществата силно се понижава вечерно време. По такъв начин изискващите по-голям разход на вода окислителни процеси в организма им чувствително се забавят.

Живот при полярна температура
Организмите разполагат с ефикасни защитни механизми, които им позволяват да съществуват и в условията на полярен студ. Студът нарушава сериозно жизнените функции на повечето животни и растения. Достатъчно е например температурата да спадне само с няколко градуса, и растежът на растенията се прекратява.

Човекът също е принуден да се бори със студа и затова значителна част от дейността на организма му е заета за борба с ниските температури. Въпреки всичко животът побеждава и в местностите с най-благоприятни арктически условия. Някои видове риби, които живеят в студените фиорди на Лабрадор, също могат да понесат температура до –1,7°, докато точката на замръзване на кръвта им е 0,08°. Предполага се, че студоиздръжливостта на тези риби се дължи на повишената концентрация на соли в кръвта им, приближаваща се до концентрацията на соли в морската вода. Особено добре понасят големите студове насекомите. В процеса на лабораторни опити някои видове мухи останали живи след охлаждане до –270°C! Доказано било, че тази изключителна издръжливост се дължи на съдържащото се в организма им особено вещество, което действува като антифриз.

В процеса на еволюцията различните видове животни са се приспособили към отрицателните температури по различен начин. Докато влечугите в умерените ширини прекарват времето на силни застудявания в дълбок сън при пълна неподвижност, тюлените например продължават непрекъснато активния си живот. Общо взето, полярните животни са много добре приспособени към големите студове, като тялото им е солидно „изолирано“ от външната среда. Въпреки това в процеса на жизнената си дейност при дишането, плуването или бягането по леда те губят значително количество енергия и топлина. И тъй като единственият източник за попълване на изчерпаните им енергийни запаси е храната, ако тя е оскъдна или затрупана под дебел пласт сняг и лед, често животните са принудени да извършват извънредно дълги преходи, за да могат добре да се нахранят.

Сега вече се знае, че когато студовете станат особено силни и организмът на животните не може да се справи повече с прекомерната загуба на топлина, участвува още един защитен механизъм, благодарение на който се увеличава производството на топлина. Той се задействува обикновено когато температурата на въздуха спадне под –40°C. Този процес обаче не е в състояние да продължи дълго време, тъй като е свързан с прекомерно разграждане на енергийните запаси на животните. Много интересно езеро, цялото пълно с наситен разтвор от хлорна вар, е било открито в Антарктида. И макар че рядко замръзва, понеже температурата трябва да падне под –48°C, в него са намерени различни бактерии и плесени, които се развивали съвсем нормално. Професор Сенфорд Сигел, ботаник в Хавайския университет, създал подобно „езеро“ в лабораторията си, като в него поставил образци от полярни почви и някои торове. След 8 месеца той открил в разтвора различни бактерии, плесени и водорасли. Въз основа на наблюденията си проф. Сигел твърди, че някои ензими са в състояние на активна дейност в разтвор на метилов алкохол при –50°C, а други ензими били активни в наситен разтвор на литиев хлорид, в който практически няма свободна вода.

Живот в… сярна киселина
В микробиологичната практика изследователите все по-често започнаха да установяват факти, които са необикновени дори за самите тях. Особен интерес за науката естествено представляват онези микроорганизми, приспособили се към съвършено специфични условия, при които на пръв поглед няма никаква възможност за проява на живот.

Двама съветски изследователи наблюдавали в своята лаборатория следните интересни явления: в колба със специално приготвен за лабораторна работа разтвор на сярна киселина те открили колония от познатата на всички група на пеницилиновите гъби. Учудването на учените било огромно, тъй като е известно, че сярната киселина разяжда всяка жива материя и е известна със своята голяма химична активност. За да се уверят в изключителните качества на този вид гъбичка, учените продължили опитите си, като постепенно увеличили концентрацията на разтвора. Заразените епруветки били затворени в тъмни шкафове. След един месец направили проверка. Тя показала, че при по-малки концентрации от киселина гъбата има по-висок прираст, но колонии от нея се развивали и при такива концентрации, които са пет пъти по-силни от първоначалната.

Живот във вряла вода
Това е още една загадка за учените. Открити са били синьо-зелени водорасли, които живеели и се размножавали във вода с температура 75°C, а един вид бактерии се чувствувал отлично при температура 91°C! За никого не е тайна, че вода с температура над 55°C вече представлява сериозна опасност, тъй като при нея белтъчните молекули се денатурират — претърпяват необратими изменения и престават да изпълняват присъщите си биохимични функции. За клетката това означава гибел.

Най-интересно било откритието, че активността на фотосинтезата при тези водорасли била най-висока не при 55°C, както би могло да се предполага, а при 75°! Как тези живи организми успяват да осъществят нормално функциониране на основните си жизнени системи при толкова висока температура? Някои учени предполагат, че в случая не се касае толкова до някаква особена стабилност на белтъците в клетките на тези организми, колкото до изключителната здравина на клетъчните им мембрани, способни да стабилизират белтъчните молекули при такава висока температура.

Прави впечатление, че приспособилите се към живот в условията на кипяща вода организми са от извънредно просто устроен тип, притежаващи плътна клетъчна мембрана без ясно обособено ядро. Те издържат на температура и над 75°C. След тях следват едноклетъчни организми с ядро, като някои водорасли и низши гъби, които са в състояние да се развиват в интервала между 55 и 60°C. По-сложно устроените организми не са в състояние да понесат температура по-висока от 45 до 50°C. Лесно може да се дойде до извода, че може би най-просто устроените и устойчивите на висока температура организми са и същевременно потомци на най-древните обитатели на нашата планета, когато в най-далечни геологични времена температурата на земната повърхност е била значително по-висока от съвременната.

Живот в атомен реактор

Днес много учени смятат, че като фактор на средата радиацията е била в непрекъснато взаимодействие с изходните биологични структури на нашата планета. Тя изменяла условията за живот на организмите, създавала нови направления в тяхната еволюция. Остава въпросът, каква е днешната издръжливост на хората и останалите организми към радиоактивните лъчения?

За човека смъртоносната доза е около 600 рада (радът е основна единица за погълната доза радиоактивност и се равнява на 100 ерга погълната енергия от 1 г тъкан), за мишките — 900 рада, за амебите — 60 000–70 000 рада, а за инфузориите — над 100 000. Някои видове бактерии понасят облъчване от няколкостотин хиляди единици, без да се появят отклонения от нормалното им развитие. От изследванията, направени в района на атола Бикини 22 години след ядрената експлозия, се оказало, че най-добре са понесли радиоактивните излъчвания паяците. В Брукхейвънската национална лаборатория по експериментални изследвания в САЩ са провеждани опити с облъчване на различни видове растения в естествена обстановка. От растителните видове най-чувствителен се оказал белият бор (Пинус силвестрис) — при нищожните 1–2 рада на ден растежът му се подтискал, а при 20–30 рада опитните екземпляри загивали. Повечето дървесни видове не издържали по-висока доза от 360 рада на ден, а тревистият спореж (род Сенецио) устоял на няколко хиляди рада. При облъчване на семена 95% оставали незасегнати, докато растения, облъчени със същата доза, загивали! Най-устойчиви се оказали лишеите и мъховете, на които 200 000 рада явно не причинявали никаква вреда.

Безсмъртните спори

Учените смятат спората като особен стадий от развитието на бактериите, която е изключително издръжлива на пагубните за обикновената клетка въздействия. Спората се образува, като ядреният материал на бактерийната клетка се обособява от протоплазмата и се обвива в плътна мембрана, която силно пречупва светлината. Тя е сигурна преграда за външните влияния и предпазва спората от високи или ниски температури, химични въздействия и пр.

Спорите имат изключителна жизнеспособност. Те остават живи дори след като години са престояли в изсушено състояние, врели са в кипяща вода при обикновено налягане, поставяни са във вакуум или пък са замразявани до –270°C! Достатъчно е след подобни „изтезания“ да бъдат поставени върху хранителна среда при стайна температура, и те бързо „прорастват“ в нормални бактерии.

Спори на бактерии са били откривани в зоните на вечния мраз, в кристали от сол и други минерали, където са пролежали над 180 милиона години. Тези микроорганизми отново оживели, щом били поставени върху хранителна среда. „Възкресените“ бактерии се отличавали от живеещите днес.

Такова „консервиране на живота“, или анабиоза (под анабиоза се разбира онова състояние на живата материя, при което главните нейни функции са много силно забавени), е присъщо не само на микроорганизми, но и на водорасли, на по-сложно устроени растения и на някои видове животни.

Анабиозата днес представлява интерес не само за биологията и медицината, но и за космонавтиката. Защото при бъдещите полети до далечните звезди, отстоящи на десетки светлинни години от Земята, един човешки живот (даже продължен и до 200 години) съвсем няма да е достатъчен и не е чудно да се прибегне и до анабиоза на човешкия организъм.

Интересно е да се знае, че склонност към анабиоза показва българското растение родопски силивряк, който е балкански ендемит (среща се само на Балканския полуостров). То остава живо в изсушено състояние до три години и при най-малко навлажняване бързо възвръща живота си. Подобни свойства има и неговата „сестра“ — сръбската рамонда. Тя се възвръща към живот, след като е престояла до тринадесет месеца без въздух, влага и светлина.

Живот в облаците

На учените е известно, че въздушният океан заобикалящ нашата планета, е богат с микрофлора. Това е т.нар. „аеропланктон“, състоящ се от бактерии, спори, прашец на някои растения, микроскопични гъби и дори водорасли, които обаче се намират в състояние на анабиоза, тъй като сухостта на въздуха възпрепятствува оживяването им. По-рано се смяташе, че облаците са бедни на хранителни вещества, необходими за поддържане нормалната жизнена дейност на микроорганизмите.

Проф. Паркер доста дълго време изучавал живота на някои водорасли и микроорганизми в Антарктида и във високопланински езера, които се развиват в „бедна“ за съществуване среда. В стремежа си да установи степента на замърсяване на водите той измервал и концентрацията на разтворените органични вещества в тях. Когато след няколко дъждовни дни и особено след гръмотевични бури изследвал събраната дъждовна вода, той констатирал, че в нея имало натрупано значително количество от биологично активни вещества, като витамин B{sub}12{/sub}, никотинова киселина и биотин. Това накарало учения да задълбочи изследванията си в тази насока и с помощта на химични анализи да провери „жизнеспособността“ на аеропланктона. Проф. Паркер дошъл до следния извод: облаците, особено купестите, могат да служат за временно местожителство на много микроорганизми и водорасли, намиращи се в „спящо“ състояние, като продължителността на живота на самите облаци няма съществено значение. Тъй като даже и в условията на студения климат облаците много често се намират доста ниско, на 600–900 м, в тях преобладава положителна температура, която стимулира жизнените процеси. Достатъчното количество светлина, присъствието на водни пари, на микроелементи и на кислород осигуряват такива важни биологични процеси, каквито са фотосинтезата, обмяната на веществата и растежа на клетките.

Според проф. Паркер твърде е възможно облаците да играят важна роля за тоталното разпространение на много микроорганизми и на най-различни химични вещества, като някои от микроорганизмите могат да бъдат и болестотворни. Ако предположенията на този учен бъдат потвърдени и от други научни лаборатории, това ще означава, че специалистите по света трябва сериозно да се замислят и да разработят ефикасни методи за контролиране микрофлората на облаците. Подобни биологични методи ще помогнат и за намаляване замърсяването на атмосферата.