크립토바이오시스

Cryptobiosis
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크립토바이오시스(cryptobiosis) 또는 아나비오시스(Anabiosis)는 건조, 동결, 산소 결핍과 같은 불리한 환경 조건에 대한 반응으로 유기체가 진입한 삶의 대사 상태입니다.크립토바이오틱스 상태에서는 모든 측정 가능한 대사 과정이 중단되어 생식, 발달 및 복구를 방해합니다.환경 조건이 쾌적하게 돌아오면, 생물은 크립토바이오증 이전의 신진대사 상태로 돌아간다.

시리즈의 일부
동물의 휴면
Myotis mystacinus hibernation4.JPG

폼

강수성 생물증

타디그라드 리히테르시우스 코로나페어의 강수생물증

무수생물은 크립토바이오스의 가장 연구된 형태이며 극심한 건조증 상황에서 발생한다.강수생물증이라는 용어는 그리스어로 "물이 없는 삶"이라는 뜻에서 유래했으며, 비델로이드 로티그라드, 염수새우, 선충, 그리고 적어도 하나의 곤충인 키로나미드(폴리페딜룸 반데르플랑키)와 같은 특정 무척추 동물에서 관찰되는 건조 내성에 가장 일반적으로 사용됩니다.그러나 다른 생물들은 건조 내성을 보인다.여기에는 부활식물인 크레이터로스티그마 플랜타기눔,[1] 대부분의 식물 종자, 그리고 [2]제빵사의 효모와 같은 많은 미생물이 포함됩니다.연구에 따르면 일부 비수체 생물들은 건조한 [3]상태에서 수십 년, 심지어 수 세기 동안 생존할 수 있다.

무지외수성 생물병을 앓고 있는 무척추동물은 종종 작은 모양으로 수축하고 일부는 트레할로스라고 불리는 당을 형성한다.식물의 건조 내성은 또 다른 설탕인 수크로스의 생산과 관련이 있다.이 설탕들은 건조 손상으로부터 [4]유기체를 보호하는 것으로 생각된다.bdelloid 로티퍼와 같은 몇몇 생물에서는 트레할로스가 발견되지 않았고, 이것은 과학자들이 본질적으로 무질서한 단백질을 [5]포함할 수 있는 다른 무수체 생물증의 메커니즘을 제안하도록 이끌었다.

2011년, 가장 잘 연구된 모델 유기체 중 하나인 선충류인 Caenorhabditis Elegans는 다우어 애벌레 [6]단계에서 무수체증을 겪는 것으로 나타났다.이 유기체가 이용할 수 있는 유전자 및 생화학적 도구를 이용한 추가 연구는 트레할로스의 생합성 외에도 일련의 다른 기능 경로가 [7]분자 수준에서 무수체 생물증에 관여한다는 것을 밝혀냈다.이것들은 주로 활성산소종과 이종생물제에 대한 방어 메커니즘, 열충격 단백질과 본질적으로 무질서한 단백질의 발현, 다불포화 지방산과 폴리아민의 생합성이다.그들 중 일부는 무수생물의 식물과 동물들 사이에서 보존되며, 이것은 무수생물의 능력이 일련의 일반적인 메커니즘에 의존할 수 있다는 것을 암시한다.이러한 메커니즘을 자세히 이해하면 비수체 세포, 조직, 장기 또는 심지어 유기체의 수정을 가능하게 하여 장기간에 걸쳐 정지된 애니메이션의 건조한 상태로 보존할 수 있다.

2004년 현재, 이러한 빈수성 생물병의 적용은 백신에 적용되고 있다.백신에서, 그 과정은 체내에 주입되면 다시 활성화되는 건성 백신을 생산할 수 있다.이론적으로 드라이백신 기술은 홍역 백신과 같은 살아있는 백신을 포함한 모든 백신에 사용될 수 있다.그것은 또한 잠재적으로 백신의 느린 방출을 허용하도록 조정될 수 있고, 촉진제의 필요성을 없앨 수 있다.이는 백신을 냉장보관할 필요성을 없애 건조 백신을 냉장, 전기 및 적절한 저장에 접근하기 [8]어려운 개발도상국에서 더 널리 사용할 수 있도록 하는 것을 제안합니다.

라이오프리저베이션은 유사한 원리에 기초하여 주변 [9][10]온도에서 생물학적 샘플을 보존하는 기술로 개발되었습니다.Lyoprevation은 주변 온도에서 세포를 보존하기 위한 비수체 생물증에 기초한 생체 모방 전략이다.그것은 저온 보존을 위한 대체 기술로 연구되어 왔다.이 기술은 냉동이나 극저온 [11][12]온도 사용 없이 주변 온도에서 생물학적 샘플을 보존할 수 있다는 장점이 있습니다.

무지외반증

산소가 부족한 상황(일명 무산화물)에서는 많은 크립토비온류(M. tardigradum)가 물을 흡수하여 터기드(turgid)와 움직이지 않게 되지만 장기간 생존할 수 있다.염수 새우,[13] 요각류,[14] 선충류,[15][16] 스폰지 보석쥐와 같은 일부 외열 척추동물과 무척추동물은 몇 달에서 수십 년 동안 무독성 상태일 때 겉으로 보기에 비활성 상태로 생존할 수 있습니다.

산소 부족 기간 동안 이러한 공회전 유기체의 대사 활동에 대한 연구는 대부분 결론을 내리지 못했다.이는 일반적인 대사 속도 저하(MRD)보다는 암호생물학적 상태를 입증할 만큼 매우 작은 수준의 대사 활동을 신뢰성 있게 측정하는 것이 어렵기 때문이다.많은 전문가들은 유기체가 충분한 물과 열 에너지로 둘러싸여 있고 그 자체의 자유 에너지를 사용하지 않고 있음에도 불구하고 환경적인 음의 자유 에너지로부터 세포 구조의 손상을 막기 위해 노력하고 있기 때문에 무산화 생물병의 생물학적 실현 가능성에 대해 회의적이다.그러나 스트레스 유발 단백질 p26이 낭포성 아르테미아 프란시스카나(바다원숭이) 배아에서 에너지를 필요로 하지 않는 단백질 샤페론으로서 작용할 수 있다는 증거가 있으며, 매우 특수하고 느린 구아닌 폴리뉴클레오티드 경로가 무산소 상태 동안 A.프란시스카나 배아에 대사 자유 에너지를 계속 제공할 가능성이 높다.프란시스카나는 접근하지만 진정한 무산화물증에 [17]도달하지 않는 것으로 보인다.

화학 생물병

화학생물학은 높은 수준의 환경 독소에 대한 암호생물학적 반응이다.그것은 [18]지각에 관찰되어 왔다.

저온생물증

저온생물증은 기온 하락에 반응하여 일어나는 크립토바이오증의 한 형태이다.저온생물증은 생물체의 세포를 둘러싸고 있는 물이 얼었을 때 시작된다.분자 이동을 멈추는 것은 유기체가 더 쾌적한 환경이 돌아올 때까지 얼어붙은 온도를 견딜 수 있게 해준다.이러한 조건을 견딜 수 있는 유기체는 일반적으로 우선적인 위치에서 물을 얼리는 것을 용이하게 하는 분자를 특징으로 하며 그렇지 않으면 [citation needed]세포를 손상시킬 수 있는 큰 얼음 결정의 성장을 금지한다.그러한 유기체 중 하나가 [19]바닷가재이다.

삼투압

삼투압은 모든 종류의 크립토바이오 중 가장 덜 연구된 것이다.삼투압은 유기체가 살고 있는 용액에서 용질 농도가 높아짐에 따라 발생한다.삼투압이 [18]신진대사의 중단을 수반하는 것으로 보인다는 것 외에 확실한 것은 거의 알려져 있지 않다.

예

보츠와나의 [20]막가딕가디 팬스에서 볼 수 있는 브라인 새우 아르테미아 살리나는 팬의 물이 증발하는 건기에 생존해 사실상 건조한 호수 바닥을 남긴다.

물곰은 다섯 가지 종류의 크립토바이오증을 모두 겪을 수 있다.크립토바이오틱스 상태에서는 신진대사가 정상의 0.01% 미만으로 감소하고 수분 함량은 [21]정상의 1%까지 떨어질 수 있다.그것은 크립토바이오틱스 [22]상태에서도 극심한 온도, 방사선, 압력을 견딜 수 있다.

몇몇 선충과 로티퍼들은 또한 크립토바이오시스도 [23]겪을 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

  • 데이비드 A.와튼, 한계에서의 삶: 극한 환경의 유기체, 캠브리지 대학 출판부, 2002, 하드커버, ISBN 0-521-78212-0