Kryptobioza - fascynujący proces metaboliczny

25 stycznia, 2021
Gdy sytuacja środowiskowa stanie się ekstremalna, zwierzęta muszą podjąć środki, aby zapewnić sobie przetrwanie. Wejście w stan kryptobiozy jest jednym z takich środków.

Czy wiesz, że istnieją zwierzęta zdolne do całkowitej dezaktywacji w ekstremalnych sytuacjach? To prawda! Niektóre żywe istoty wchodzą w stan ukrycia lub kryptobiozy, podczas której nie wykonują żadnego rodzaju aktywności metabolicznej. Kryptobioza pozwala im przetrwać w nadzwyczajnych warunkach środowiskowych, takich jak desykacja, brak tlenu, niskie temperatury, śmiertelne promieniowanie lub wszystko na raz.

Zapraszamy do lektury artykułu o jednym z najbardziej fascynujących procesów zachodzących w przyrodzie.

Kryptobioza – dezaktywacja w celu przetrwania

Kryptobioza to proces przeprowadzany przez niektóre organizmy w niekorzystnych warunkach. W tym stanie zatrzymują swoją aktywność metaboliczną, aby nie rozmnażać się ani nie rozwijać, dopóki warunki ponownie nie staną się sprzyjające. Jest to więc odwracalna faza, którą niektórzy lubią nazywać „zmartwychwstaniem”.

Niektóre zwierzęta przechodzą do tego stanu, aby móc pozostać przy życiu przez długi czas. Mówimy o nieokreślonych okresach czasu – teoretycznie nieskończonych.

kiełkujące nasiono

Oprócz bakterii, tę zdolność posiadają liczne bezkręgowce, takie jak embrionalne cysty skorupiaków, wrotki, nicienie i niesporczaki. Naukowcy zaobserwowali również w niektórych tkankach roślin, nasionach, propagulach, a nawet w bardziej rozwiniętych roślinach.

Zgodnie z tym, co zaobserwowali, wygląda na to, że stan kryptobiozy pozwala organizmom być na krawędzi życia, ale także śmierci. Dlatego niektórzy naukowcy uważają to za trzeci poziom organizacji żywej materii.

Kryptobioza – podział na cztery typy

Istnieje do czterech rodzajów kryptobiozy, które zależą od ekstremalnej sytuacji środowiskowej, którą musi znieść dana żywa istota:

Anhydrobioza

Ten typ kryptobiozy występuje, gdy żywa istota musi znosić długie okresy desykacji i charakteryzuje się utratą wody w wyniku parowania. Dzięki niej zwierzę traci ponad 95% płynów ustrojowych i wstrzymuje metabolizm.

Kriobioza

Organizm wchodzi w stan kriobiozy, gdy temperatura jest wyjątkowo niska. To pozwala mu przetrwać i zamarznąć.

Szybkość chłodzenia musi być niska, aby proces ten przebiegł prawidłowo. Kluczem do kriobiozy jest zamrażanie żywej istoty, ale unikanie krystalizacji płynów, aby nie uszkodzić ich wewnętrznych tkanek. Istoty, które doświadczają kriobiozy, mogą żyć w tym stanie przez wiele lat.

Anoksybioza

Ten stan jest wywoływany, gdy poziom tlenu w środowisku jest niski, a nawet nie istnieje.

Osmobioza

Zwierzęta, które doświadczają tego typu kryptobiozy, to te, które mają do czynienia z różnymi stężeniami soli.

Kryptobioza a zwierzęta, które mogą wejść w ten stan

Słonaczek

Kiedy warunki nie są optymalne dla rozwoju i wzrostu larw tych małych skorupiaków, jaja przechodzą w stan dezaktywacji na długi okres czasu. Może on trwać do 10 lat.

wrotki

Dzięki temu mogą wytrzymać ekstremalne sytuacje, takie jak brak wody i tlenu, a także temperatury poniżej zera. W tych stanach kryptobiozy jaja otorbiają się i zatrzymują wszystkie procesy metaboliczne, aż do wystąpienia sprzyjających warunków wody, tlenu i temperatury.

Wrotki

Wrotki z grupy Bdelloidea to mikroskopijne bezkręgowce zamieszkujące wody słodkie.

Organizmy te mogą wejść w stan anhydrobiozy w warunkach desykacji. Dlatego przyjmują formację zwaną “cystą-baryłką”, gdy woda wyparowuje. Dzięki temu zmniejszają objętość ciała. Dzieje się tak, ponieważ zagęszczają swoje narządy i sprawiają, że światło znika z ich pustych narządów.

Kryptobioza  u niesporczaków

To najczęstszy organizm wchodzący w kryptobiozę.

Niesporczaki to mikroskopijne zwierzęta zamieszkujące zarówno środowiska lądowe, morskie, jak i słodkowodne. Najbardziej zaskakujące jest to, że mogą wejść we wszystkie cztery rodzaje stanów kryptobiozy:

  • Podczas anoksybiozy stają się nieruchome, przezroczyste, a nawet sztywne. Dzięki temu mogą pozostać w tym stanie do 5 dni, z wyjątkiem gatunków ściśle wodnych, które mogą przetrwać maksymalnie 3 dni.
  • Jeśli chodzi o stan kriobiozy, pozwala im przeżyć w zamrożeniu przez kilka lat.
  • Podobnie osmobioza to zdolność, która pozwala niesporczakom słodkowodnym na kurczenie się po umieszczeniu w środowisku zasolonym, podczas gdy gatunki morskie nabrzmiewają w wodach słodkich.
  • Wreszcie, zwierzęta te kurczą się, chowają głowę i nogi, i przyjmują nieruchomą formę “cysty-baryłki” (jak wrotki) i wchodzą w stan anhydrobiozy, gdy doświadczają sytuacji, w których ilość otaczającej je wody zmniejsza się.
Kryptobioza - niesporczak w kosmosie

W ten sposób niesporczaki stają się wysoce odporne na ekstremalne warunki środowiskowe, takie jak:

  • Temperatury od -273ºC do 150ºC
  • Wysokie ciśnienie
  • Pustka przestrzeni kosmicznej
  • Promieniowanie (zarówno promienie X, jak i UV)
  • Produkty chemiczne

Wniosek

Jak widać, kryptobioza to fascynujący proces, który pozwala niektórym zwierzętom na przetrwanie pomimo niekorzystnych czynników środowiskowych. Ta zdolność pozwala im kolonizować środowiska lub sytuacje, które są nieopłacalne dla innych organizmów.

Jest to zatem zaleta w świecie zwierząt i kolejny przykład niesamowitych procesów naturalnych, które nigdy nie przestaną nas zadziwiać.

  • Nelson, D.R., Guidetti, R. and Rebecchi, L. Phylum Tardigrada. Thorp and Covich’s Freshwater Invertebrates: Ecology and General Biology: Fourth Edition. (2015).
  • Clegg, J.S. Cryptobiosis: a peculiar state of biological organization. Comp Biochem. Physiol. B. Biochem. Mol. Biol. (2001) 128(4):613,624.
  • Marotta, R., Lease, F., Ugetti, A., Ricci, C. and Melone, G. Dry and survive: morphological changes during anhydrobiosis in a bdelloid rotifer. J. Struct. Biol. (2010) 171(1):11-17.
  • Martínez-Espinosa, R. Gambas y microalgas de las salinas como alimento de los fringílidos. Ornitología práctica (2015) 71: 54-57.