Anabióza je stav organismu, kdy jsou životní procesy (metabolismus apod.) dočasně zastaveny nebo tak zpomaleny, že chybí všechny viditelné projevy života. Anabióza je pozorována s prudkým zhoršením určitých životních podmínek (včetně nízké teploty a nedostatku vlhkosti). S následným nástupem příznivých podmínek se obnovuje normální úroveň životních procesů – obroda. Anabióza je tedy biologické přizpůsobení těla nepříznivým vnějším podmínkám, vyvinuté v procesu evoluce. Tento stav je pozorován u různých organismů v různých fázích vývoje. Ve stavu pozastavené animace existují virové částice (viriony) mimo bakteriální, rostlinné nebo živočišné buňky (virospory), přičemž tolerují chlazení, vysychání a další nepříznivé účinky. Anabióza je rozšířena i mezi mikroorganismy. Nejodolnější vůči vysychání, chlazení a zahřívání jsou sporotvorné bakterie a mikroskopické houby. Výtrusy antraxových bacilů neztrácejí svou životaschopnost po mnoho let ani v suché půdě pouští, ani ve zmrzlé půdě arktické tundry. U mnoha organismů se potlačení vitální aktivity a její téměř úplné zastavení dostalo do normálního vývojového cyklu (semena, spory, cysty). Typickým příkladem pozastavené animace při sušení je tzv. skrytý život semen mnoha rostlin, která mohou v suchém stavu zůstat životaschopná 50 let i déle. Antonie van Leeuwenhoek objevil pozastavenou animaci u zvířat v roce 1701. Bezobratlí (hydra, červi, barnacles, vodní a suchozemští měkkýši, někteří hmyz) a obratlovci (obojživelníci a plazi), spadající do pozastavené animace, mohou ztratit 1/2 a dokonce 3/4 voda obsažená v jejich tkáních. Zimní hibernace savců má mnoho společného s pozastavenou animací během mrazení a jejich letní hibernace má mnoho společného s pozastavenou animací během dehydratace. Fenomén suspendované animace při sušení a chlazení se využívá k výrobě suchých živých vakcín, k dlouhodobému uchování kultur bakterií, virů a nádorových buněk, ke konzervaci různých tkání a orgánů (krev, chrupavky, kosti, krev cévy atd.) nezbytné pro transplantaci. Fenomén pozastavené animace je zajímavý zejména v souvislosti s pokroky v oblasti chirurgie srdce, plic a mozku, která často vyžaduje chlazení těla operovaného. S tímto jevem jsou spojeny i vyhlídky na průzkum vesmíru – pozastavená animace zvyšuje odolnost organismů vůči účinkům faktorů kosmického letu. Souvisí to také s pokroky v umělé inseminaci hospodářských zvířat (použití spermatu od cenných producentů konzervovaných při nízkých teplotách).
Přečtěte si také
Gen. co to je?
Gen. co to je? Jsou chvíle, kdy je užitečné ohlédnout se za prošlou cestou. To je přesně ta chvíle, která nastala pro tebe a pro mě, čtenáři, – musíme si vzpomenout na Mendela. Nemohl se podívat do hlubin buňky, ještě tam nebyl žádný termín – gen, ale Mendel vystopoval cestu
Co znamenají pojmy anabióza, hypobióza, diapauza, klid, hypotermie, hibernace, aestivace, letargie, kryobiologie a kryomedicína?
Co znamenají pojmy anabióza, hypobióza, diapauza, klid, hypotermie, hibernace, aestivace, letargie, kryobiologie a kryomedicína? Ve svém evolučním vývoji mnoho rostlinných a živočišných organismů získalo jedinečné adaptační mechanismy, aby měly
Anabióza a zimní dormance ve světě mikroorganismů a ve světě rostlin
Anabióza a zimní klid ve světě mikroorganismů a ve světě rostlin V přírodě není anabióza patentem pouze živočišných organismů. Hojně je zastoupena i mezi mikroorganismy z říše Prokaryotae, která zahrnuje všechny druhy bakterií a modrozelených řas. Anabióza
Kde se anabióza a hibernace, tyto přírodní patenty, používají?
Kde se anabióza a hibernace, tyto přírodní patenty, používají? Je možné ušetřit „náhradní díly“ pro normální život? V posledních desetiletích se chirurgická praxe stále více začíná využívat (různé typy transplantací (transplantací) nahrazovat
Jsou možné „chemické“ pozastavené animace a hibernace?
Jsou možné „chemické“ pozastavené animace a hibernace? Moderní lékařská věda v posledních desetiletích stále více využívá přírodního patentu – pozastavené animace – při konzervaci různých tkání a orgánů, tedy „náhradních dílů“, k chirurgické „opravě“ výměnou.
Anabióza v aplikované mikrobiologii, virologii a entomologii
Anabióza v aplikované mikrobiologii, virologii a entomologii Studium anabiózy u bakterií a virů, jak se ukázalo, má velký význam pro teoretické i praktické základy řešení problematiky dlouhodobého uchování vlastností mikroorganismů a živých mikrobů.
Mohou jogíni přejít do pozastavené animace?
Mohou jogíni přejít do pozastavené animace? Je známo, že jogismus, jedno z nejstarších kulturních dědictví Indie, vznikl ve 4.–2. před naším letopočtem E. Zmínky o něm se nacházejí ve starověkých Veddách (modlitebních knihách a knihách zpěvů raných Indoárijců). Všechny formy jógy a její učení představují samy sebe
Co je dobré a co špatné
Co je dobré a co špatné Jak si pozorní čtenáři pravděpodobně všimli, autor tuto otázku nepovažuje přímo za související s tématem knihy. Podle mého názoru není vůbec úkolem biologů rozhodovat o tom, které z evolučně determinovaných (či kulturně vštípených) rysů našeho
co je to rok?
co je to rok? Rok je časový interval, během kterého naše planeta zcela oběhne svou dráhu kolem Slunce. Délka roku se mění v závislosti na tom, zda se při měření bere jako výchozí bod nekonečně vzdálená hvězda nebo Slunce. V prvním případě
Co jsou otolity?
Co jsou otolity? V překladu z řečtiny výraz „otolity“ znamená ušní kameny. Otolity jsou miniaturní minerální útvary v rovnovážných orgánech mnoha bezobratlých a všech obratlovců. Tyto „oblázky“ se vlivem gravitace mírně převalují
Co je to DNA?
Co je DNA? Zkratka DNA obvykle označuje deoxyribonukleovou kyselinu, vysoce polymerní přírodní sloučeninu nacházející se v buňkách živých organismů, která spolu s histonovými proteiny tvoří látku chromozomů. DNA je nositelem genetiky
Proč je člověku zima, ale žába na Mont Blanc nepotřebuje ani péřovou bundu? Zahřeje nás husí kůže a za co mohou výrobci oblečení poděkovat homeostáze?
Kdo z nás, kteří lezou na horu s těžkým batohem, nereptal na příliš teplé oblečení? A nezkusili jste se v něm pak večer ohřát u ohně? Proč je vám v jedné bundě zima i horko a jak pocit klimatické pohody ovlivňuje okolní teplotu nebo intenzitu fyzické aktivity? O tom, proč oblečení hřeje, jsme hovořili v článku „Kdo udržuje teplé oblečení v teple“. V tomto článku si povíme, proč vůbec člověk oblečení potřebuje a proč by ho měly zahřívat.
Nizozemec Wim Hof, přezdívaný „Iceman“, se proslavil nízkou citlivostí na chlad. Vytvořil několik rekordů týkajících se délky pobytu člověka v extrémně chladných podmínkách. Iceman strávil 72 minut v nádobě se studenou vodou a ledem, bosý vylezl na francouzský Mont Blanc a provedl mnoho dalších „chladnokrevných“ činů, které jsou pro většinu obyčejných lidí nedostupné.
Na rozdíl od Wima Hofa jiný živý tvor – obyčejná žába – neleze na Mont Blanc, ale neustále předvádí jiné nízkoteplotní kousky, což ho ovšem neproslaví. Dá se samozřejmě předpokládat, že Iceman na rozdíl od žáby uspěl v PR záležitostech, ale pravda je jiná. Žába, stejně jako mnoho dalších zástupců zvířecího světa a ryb, je chladnokrevný tvor. Člověk naopak patří do poměrně velké teplokrevné skupiny. Studenokrevné a teplokrevné organismy se přizpůsobují svému prostředí a reagují na měnící se teplotní podmínky různými způsoby.
Homeostáza
V 19. století francouzský lékař Claude Bernard odvodil principy, které pak tvořily základ teorie homeostáze. Podle této teorie tvoří živý organismus se svým prostředím jeden energetický systém a snaží se udržovat stálost svého vnitřního prostředí.
Evoluce nabídla různé možnosti, jak zajistit harmonii mezi tělem a prostředím. Například nám již známá žába se klidně rozhodla, že její tělesná teplota bude téměř stejná jako teplota vody a vzduchu kolem ní. Výsledkem je, že žába žije normálně při teplotě vlastního žabího těla mezi 0 a 25 stupni Celsia. Zvířata jako žába se silným poklesem teploty jsou schopna upadnout do pozastavené animace – stavu, kdy se vitální aktivita těla zpomalí téměř až úplně. Některá z těchto zvířat, jako je mlok sibiřský, dokonce tráví zimu v bloku ledu, kde mrznou až do jara spolu s vodou, ve které plavali. Tento způsob adaptace na podmínky prostředí se nazývá konformační.
Mlok sibiřský může přezimovat v bloku ledu a zamrznout spolu s vodou, ve které plaval.
Člověk na rozdíl od žáby funguje normálně jen tehdy, je-li teplota jeho vlastního těla konstantní a nemění se s teplotou prostředí. Tato adaptační metoda se nazývá regulační a je dosaženo pomocí vyvinutého fyziologického termoregulačního systému, který řídí výměnu tepla. Tento systém monitoruje vnitřní teplotu lidského těla, a pokud se odchyluje od normálních 37 ºС v jednom nebo druhém směru, jsou spuštěny korekční mechanismy. Třes v chladu nebo pocení v horku jsou vnější projevy fungování takových mechanismů.
Obě možnosti homeostázy mají své výhody a nevýhody. Studenokrevní živočichové mění svůj „životní styl“ v závislosti na vnějších podmínkách a dlouhodobě snášejí nízké teploty, čímž se jejich aktivita snižuje téměř na nulu. Teplokrevní živočichové naopak vynakládají značné úsilí na udržení stabilní vnitřní tělesné teploty, ale to jim dává možnost udržovat normální aktivitu v poměrně širokém rozsahu vnějších teplot.
Výměna tepla
Co je přenos tepla? Proč všechna ta muka s pocením nebo naopak co je příjemného na husí kůži?
Přenos tepla je přenos tepla z více zahřátého tělesa na méně zahřáté. Takový proces má vždy jeden směr a je nevratný. To znamená, že přenos tepla z vyhřívané žehličky do kalhot je možný, ale kalhoty nebudou schopny přenášet teplo do zahřáté žehličky. Proces výměny tepla je v principu podobný chování kapalin ve spojených nádobách: kapalina bude proudit z jedné nádoby do druhé, dokud nebude hladina kapalin ve dvou propojených nádobách stejná. Stejně tak se teplo přenáší z více zahřátého tělesa na méně zahřáté, dokud se jejich teplota nestane stejnou.
Tři typy přenosu tepla
Přenos tepla se obvykle dělí na tři typy: tepelná vodivost, sálavý přenos tepla a konvekce.
1. Tepelná vodivost je přímý přenos tepla z více zahřátého do méně zahřátého. Horká káva přenáší teplo do šálku a šálek předává teplo vašim rukám. To se bude dít, dokud se teplota nápoje, šálku a rukou nevyrovná. A naopak, pokud je nádoba s nápojem studená (například sklenka koňaku), pak se teplo přenáší opačným směrem – z rukou do nápoje. Právě díky tepelné vodivosti se dobrý koňak po zahřátí stává velmi dobrým.
Studené uši nejsou známkou blázna. Takto funguje každý člověk
Lidské tělo odevzdává své teplo nejen koňaku, ale i okolí – vzduchu či jiným chladným předmětům, se kterými člověk přichází do styku. Různé oblasti lidského těla to dělají různými způsoby. Například horní část, zejména hlava a krk, vydává hodně tepla, zatímco nohy a oblasti těla s velkým množstvím podkožního tuku vydávají málo. Mimochodem, to je důvod, proč dobře živení lidé mrznou méně než hubení lidé.
2. Sálavý přenos tepla je variantou přenosu tepla bez přímého kontaktu těles. Takto nás zahřívá slunce nebo jakýkoli jiný zahřátý předmět, aniž bychom se ho ani dotkli, o kterém můžeme říci, že z něj sálá teplo.
Slunce nás hřeje z dálky díky sálavé výměně tepla
3. Konvekce je druh výměny tepla prováděný pohybujícími se proudy téže látky. Díky konvekci se voda v konvici stojící na ohni promíchá. Totéž se děje s teplým vzduchem pod oblečením. Jak stoupá podél těla a jde ven, ustupuje vzduchu z ulice a začínáme mrznout.
Typy konvekce v konvici a turistické
Úloha regulačních mechanismů přenosu tepla
Teplota jádra lidského těla je udržována pomocí výroba tepla – tvorba tepla při metabolismu a svalové činnosti. Zdravé tělo tuto teplotu nevnímá, ale i malá změna – půl stupně – je důvodem zalézt do postele, vyžadovat ticho, svařené víno a placenou nemocenskou.
Ale neméně důležitá je pro člověka teplota jeho prostředí.
Nahý člověk je schopen dlouhodobě a efektivně fungovat pouze v poměrně úzkém rozsahu okolních teplot – kolem 27 ºС. Pokud okolní teplota stoupne nad 27 stupňů, hrozí hypertermie (přehřátí). V takových případech lidský termoregulační systém zvyšuje přenos tepla v důsledku odpařování vlhkosti produkované potními žlázami. Krevní tok je navíc přerozdělován z vnitřních orgánů na vnější povrch těla.
Naopak, když okolní teplota znatelně a dlouhodobě klesne pod 27 stupňů, tělo zapne termoregulační mechanismy, které snižují tepelné ztráty a zvyšují produkci tepla.
Mezi tyto mechanismy patří:
- Chvění je rychlé, nedobrovolné stahování svalů, které uvolňuje teplo k zahřátí vnitřních orgánů.
- Odtok krve z vnějšího, ochlazeného povrchu těla. Tento odtok neumožňuje krvi vydávat teplo nezbytné pro fungování vnitřních orgánů. Tento efekt se projevuje zejména mrznutím prstů na rukou a nohou.
- Husí kůže je husí kůže, která je způsobena napětím v mikrosvalech odpovědných za polohu chloupků na kůži. U lidí je toto dědictví předků klasickým atavismem, ale u našich předků tyto svaly zvedly vlasy a zvýšily tak výšku vlasové linie. To udržovalo vzduch blízko pokožky, která fungovala jako tepelný izolátor pro snížení tepelných ztrát.
Možnosti termoregulace však nejsou neomezené a při dalším trvalém snižování teploty prostředí hrozí různé poruchy fungování organismu, rozvíjejí se příznaky hypotermie (hypotermie), nepohodlí a pocit „mražení“ objevit. Proto, když teplotní podmínky překročí určité limity, vlastní schopnosti těla se stanou nedostatečnými a člověk potřebuje vnější pomoc. Jedním z hlavních pomocníků člověka při zajišťování tepelné pohody je oblečení. Jak přesně to pomáhá, přečtěte si materiál „Kdo hřeje teplé oblečení“.
Shrnutí:
- Schopnost člověka udržet si stabilní stav těla při změně prostředí se nazývá homeostáza.
- Člověk je teplokrevný tvor a normálně funguje pouze při vnitřní teplotě 37 ºС a vnější teplotě 27 ºС.
- Při změně těchto teplot jedním nebo druhým směrem se aktivují mechanismy přirozené termoregulace lidského těla, které zvyšují nebo naopak zeslabují výměnu tepla.
- Možnosti přirozené termoregulace jsou omezené a při výrazné změně okolní teploty může člověk narazit na problémy s podchlazením nebo přehřátím.
- Oblečení je jedním z hlavních způsobů, jak zajistit tepelnou pohodu v širokém rozsahu teplot prostředí.
