Життя кожного індивіду потребує ряду необхідних для нього умов. Найпершою умовою розвитку, росту і життєдіяльності будь-якого живого організму є їжа, вода, відповідна температура, світло ( для більшості рослин ), а для аеробних організмів – вільний кисень.
Це вказує на те, що зовнішнє середовище не тільки дало початок живому, але і забезпечує його існування і розвиток, даючи їжу, воду, тепло і все необхідне для життя. Живий організм знаходиться в нерозривній єдності з середовищем, невіддільний від нього. Організм є продуктом даного середовища, оскільки він пристосований до асиміляції умов, які потрібні для його життя і входять до даного середовища. ( М. Гулий )
Проте зовнішнє середовище, а отже, і потрібні для життя організму умови, нестабільні. І зі зміною зовнішнього середовища, яке породило живе і яке підтримує його існування, повинно обов’язково змінюватись і живе адекватно зміненим умовам і середовищу. Організм має адаптуватись до нових умов життя, тобто набути здатність асимілювати нові, вже змінені, умови, пристосуватись до середовища. Тому він повинен змінити раніш властивий йому обмін речовин на новий, який залежить від асиміляції нових умов життя.
Отже, зовнішнє середовище є керівним у житті і розвитку організмів не лише тому, що воно породило живе і підтримує його існування, а і тому, що, змінюючись, воно обумовлює зміні і тим самим направляє розвиток і еволюцію живого світу. ( М. Гулий )
Керівна роль зовнішнього середовища виявляється ще й у тому, що воно, породивши живе, наділило його, очевидно, при самому зароджуванні здатністю до пристосовувальної мінливості, здатністю до адаптації до умов життя. Завдяки цій здатності живе набуло механізми захисту проти шкідливих впливів зовнішнього середовища. Без набуття цих адаптивних захисних механізмів навряд чи було б життя. Організми були б приречені на швидку неминучу смерть. Цим захисним адаптивним механізмом повинно було бути насамперед постійно протікаюче, швидке самооновлення хімічних складових компонентів живого.
За останні кілька десятиліть дослідники, які працювали з найрізноманітнішими об’єктами, однозначно показали, що збільшення (зростання ) функцій органів і систем закономірно обумовлює активацію синтезу нуклеїнових кислот і білків в клітинах, що утворюють ці органи і системи. Оскільки у відповідь на потреби середовища зростає функція систем, що відповідають за адаптацію, то саме там насамперед розвивається активація синтезу нуклеїнових кислот і білків. ( Е. Ньюсхолм )
Послідовність явищ при процесі формування довгочасової адаптації така:
1) зростання фізіологічної функції клітин, які відповідають за адаптацію, викликає зростання швидкості транскрипції РНК на структурних генах ДНК в ядрах цих клітин;
2) збільшення кількості іРНК призводить до збільшення кількості програмованих цією РНК рибосом ( і полісом ), у яких інтенсивно протікає процес синтезу клітинних білків;
3) у результаті маса структур зростає і відбувається збільшення функціональних можливостей клітини, що і є основою довгочасової адаптації.
( П. Шмідт )
Генетична програма будь-якого організму ( від найпростішого до самого високоорганізованого ) передбачує не завчасно сформовану адаптацію, а можливість її реалізації під впливом середовища. Це забезпечує реалізацію лише тих адаптаційних реакцій, які життєво необхідні, і тим самим забезпечує економне , залежне від умов середовища використання енергетичних і структурних ресурсів організму. У мінливому середовищі наступне покоління кожного виду ризикує зустрітися із абсолютно новими, іншими умовами. Тоді будуть потрібні не спеціалізовані реакції предків, а потенційна можливість адаптації до широкого спектра факторів.
Проте для досконалої адаптації саме по собі виникнення функціональної системи є недостатнім. Необхідно, щоб в клітинах і органах, що утворюють таку систему, виникли структурні зміни, які б фіксували стан даної системи і збільшили б її фізіологічну потужність.
У розвитку більшості адаптаційних реакцій можна виділити два етапи:
1) початковий етап термінової, але недосконалої адаптації;
2) наступний етап досконалої довгочасової адаптації.
Взаємозв’язок цих етапів можна показати на схемі:
ФАКТОРИ СЕРЕДОВИЩА
НАЙВИЩІ РЕГУЛЯТОРНІ СИСТЕМИ ОРГАНІЗМУ
РІВЕНЬ ФУНКЦІЇ КЛІТИН
СИСТЕМА ЕНЕРГОЗАБЕЗПНЧЕННЯ РФ
ФАКТОР – РЕГУЛЯТОР
СТРУКТУРИ БІЛОК РНК ДНК
( РФ — регулятор фосфорилювання )
РФ = (АМФ) (АДФ) (Фн) / (АТФ)
( “Фізіологія адаптаційних процесів”)
Оскільки АТФ пригнічує окислювальне фосфорилювання, а продукти її розпаду активують цей процес, то дане співвідношення можна умовно позначити як регулятор фосфорилювання. Можна також вважати, що РФ регулює швидкість ресинтезу АТФ у мітохондріях.
Деякі види організмів надзвичайно добре адаптувались до частих змін умов середовища, яке їх оточує. У процесі ж формування адаптаційних реакцій виділяється перша енергетично невигідна фаза генералізації. Вона проявляється у великій кількості реакцій, які не властиві даній системі за звичайних умов її діяльності, а також різними помилками у діяльності і яскраво вираженим вегетативним компонентом. Надалі у процесі зміцнення системи тимчасових зв”язків, які є основою функції ( чи ефекту ) пристосування, що формується, зайві реакції і помилки, а також зайва активність, зникають. Вегетативний компонент реакції значно зменшується, і таким чином бажаний результат досягається при максимальній економії ресурсів організму. ( А. Голдовський)
За умов успішної адаптації до різних факторів середовища висока економічність функціонування є характерною рисою систем, що є відповідальними за адаптацію. Ця важлива риса однаково визначено виявляється:
1) на рівні клітин і органів, де вона детермінована співвідношенням клітинних структур;
2) на рівні системи в цілому, де вона визначається співвідношенням органів;
3) на рівні нейрогуморальної регуляції, де економність виявляється наслідком зростання реактивності адаптованих органів до медіаторів і гормонів. (М. Лукнер)
Разом із тим, К. Верцар у книзі “IX Міжнародний конгрес геронтологів” підкреслює, що зменшенням адаптаційних можливостей організму до змінених умов існування можна характеризувати старість. На його думку, зниження ефективності адаптації можна пояснити недостатністю регуляції гомеостазу старості.
У високоорганізованих живих істот, як вказує Дж. Бірен, старість є наслідком погіршення адаптаційних реакцій, а також адаптаційної спроможності нервової системи. (Всесоюзний симпозіум з регуляції метаболізму)
У генотип деяких видів організмів закладена необхідність змінювати наявний обмін речовин на той, який би відповідав принципово новим, зміненим умовам. Найчастіше це проявляється у зниженні інтенсивності метаболізму. Проте деякі хімічні і біохімічні перетворення проходять більш інтенсивно, щоб компенсувати зменшення чи навіть відсутність деяких факторів ( енергетичних, пластичних чи фізіологічних ). Для прикладу можна взяти період зимового спокою ( т. зв. сплячки ссавців).
У період активності тварини стан її діяльності підтримується специфічним обміном речовин, який протікає паралельно із обміном, що складає основу самооновлення. А у період спокою тварини відсутня специфічна функція м’язів, зору, нюху, слуху, травлення та деякі інші. При цьому буде відсутній і специфічний обмін речовин, що пов’язаний із даною функцією. Проте оновлення складових хімічних компонентів м’язів, тканин, усієї анатомо- гістологічної системи, органів зору і т. д. продовжується як при їх активності, так і в період спокою.
Періодичність життєвої активності є характерною рисою не лише таких високоорганізованих істот, як ссавці. Адаптаційні процеси, що мають наслідком кардинальні зміні функціонування організму в цілому, характерні і для менш розвинених форм життя ( паразитичні черви, деякі комахи, плазуни, мікроорганізми, дріжджі ).
Між анабіозом та життєдіяльністю є широка зона перехідних станів.
Стани організмів у порядку зниження життєдіяльності можна розділити на:
Біоз ( активна життєдіяльність )
Гіпобіоз ( обмежена і сповільнена життєдіяльність )
Мезабіоз ( проміжний стан )
Анабіоз (оборотне припинення життєдіяльності )
На схемі співставлені групи станів та їх основні характеристики:
НЕЖИТТЄДІЯЛЬНІ СТАНИ ЖИТТЕДІЯЛЬНІ СТАНИ
АНАБІОЗ МЕЗАБІОЗ ГІПОБІОЗ БІОЗ
Неф-ціонування Однобічна Ослаблене Повне
структур каталітична функціонування функціонування
дія структур структур
ХАРАКТЕР ОБМІНУ
Незначні Дисиміляція Асиміляція і дисиміляція
руйнівні
процеси
РЕАКТИВНІСТЬ
Ареактивність Гіпореактивність Повна
Реактивність
(Фізіологія адаптаційних процесів)
Оскільки в основі процесу життєдіяльності лежить взаємодія структур клітини з водою, то перехід організму із одного стану в інший пов”язаний насамперед із зміною вмісту води чи співвідношення різних станів ( форм ) води в клітинах.
Стан біозу (повної життєдіяльності ) є можливим при високому вмісті води в клітині ( у тому числі вільної води ). Це забезпечує перенос речовин, зв”язування ферментів, ферментних систем, а також структурних компонентів клітини. Спостерігається синтетична діяльність клітини в цілому ( асиміляція ) і руйнівні процеси обміну ( дисиміляція ).
При меншому вмісті води можливий стан гіпобіозу ( специфічно обмеженої життєдіяльності ). Такий стан обумовлений ослабленням взаємодії клітинних структур з водою і ослабленням процесів обміну речовин.
Ще менший вміст води характерний для проміжних станів між життєдіяльністю і анабіозом. Відбувається переривання зв”язків частин клітини, процеси синтезу припиняються. Ферментна активність структур діє лише у напрямку дисиміляції.
При наявності лише зв”язаної води можливі стани оборотного припинення життєдіяльності ( анабіоз ), оскільки ферментні реакції припиняються внаслідок відсутності вільної води.