Криобиология

08.08.2021

Криобиология (от др.-греч. κρύος — «холод», βίος — «жизнь» и λόγος — «учение») — раздел биологии, предметом изучения которого является воздействие низких температур на различные биологические процессы, отдельные части живых организмов либо организмы в целом.

Направления исследований

Научные основы криобиологии были заложены в конце XIX века П. И. Бахметьевым (1860—1913) — выдающимся русским учёным, изучавшим переохлаждение и анабиоз у насекомых и летучих мышей. Большой вклад в криобиологию внесли французский физиолог растений П. Беккерель(1879—1955) и австрийский учёный Г. Рам, которые установили, что многие микроорганизмы, беспозвоночные животные (например, тихоходки), а также споры и семена растений могут переносить охлаждение, близкое к абсолютному нулю. Также ими было показано, что и некоторые растения и высокоорганизованные животные (например, гусеницы) могут пережить такое охлаждение.

Одной из задач современной криобиологии является изучение устойчивости микроорганизмов, растений и животных (как в целом, так и отдельных клеток, тканей и органов) к воздействию холода, переохлаждению и замерзанию (в частности — вопросы холодостойкости и морозостойкости растений) и разработка методов их защиты и адаптации (в том числе разработку методов закаливания растений).

Генетический материал домашних животных, хранящийся в жидком азоте в генном банке Министерства сельского хозяйства США

Другие задачи криобиологии связаны с изучением механизмов спячки и анабиоза, установлением минимальных температур, при которых может существовать жизнь, а также разработкой методов криоконсервации клеток, тканей, гамет и эмбрионов животного и человеческого происхождения для длительного сохранения в медицинских целях (для этих целей требуются специальные вещества, защищающие клетки во время замораживания и размораживания, — криопротекторы). Среди других задач — сохранение органов в гипотермических условиях для трансплантации, лиофилизация фармацевтических препаратов.

Одним из перспективных направлений в криобиологии является криохирургия — отрасль медицины, основным метод лечения в которой является низкотемпературное воздействие на очаги болезни. Глубоко охлаждённые участки патологически изменённых тканей человеческого организма (например, злокачественные опухоли) подвергаются разрушению — криогенной деструкции.

На практике, в рамках криобиологии занимаются исследованиями биологических объектов или систем при температурах ниже нормальных. Температурный рабочий диапазон в криобиологии начинается от умеренно низких (близких к 0 °C) и заканчивается температурами, близкими к абсолютному нулю.

Проблемам криобиологии посвящены специальные журналы, регулярно организуются международные симпозиумы и конференции криобиологов. Результаты криобиологических исследований находят своё применение в решении задач по длительному сохранению растений, клеточных культур, эмбрионов при ЭКО, икры редких рыб и т. п.