Кіріспе
Қоршаған ортаның өзгеруіне бейімделусіз төтеп беру. Биостаз – организмнің қоршаған ортаның өзгеруіне жаңа бейімделуді қажет етпей, оған төтеп беру қабілеті. Биостаз құрғақшылық, қатыру температурасы, pH деңгейінің өзгеруі, қысым немесе температура сияқты қолайсыз жағдайларға жиі ұшырайтын ортада тіршілік ететін организмдерде кездеседі. Жәндіктер осы жағдайларды бастан кешіру үшін диапауза деп аталатын белгілі бір жағдайға түседі. Диапауза осы жәндіктер үшін міндетті болуы мүмкін. Сондай-ақ, жәндік бастама беретін оқиғадан бұрын өзгеріске ұшырауы да мүмкін.
Biostasis is the ability of an organism to tolerate environmental changes without having to actively adapt to them. Biostasis is found in organisms that live in habitats that likely encounter unfavorable living conditions, such as drought, freezing temperatures, change in pH levels, pressure, or temperature. Insects undergo a type of dormancy to survive these conditions, called diapause. Diapause may be obligatory for these insects to survive. The insect may also be able to undergo change prior to the arrival of the initiating event.
Микроорганизмдер
Бұл жағдайда биостазис өмір сүруге қабілетті, бірақ өсірілмейтін күйдің синонимі болып табылады. Бұрын бактериялар өсіру ортасында өспей қалғанда, олар өлген деп есептелді. Қазір біз бактерия клеткаларының биостазиске немесе тоқтатылған тіршілікке өтуі мүмкін көптеген жағдайларды түсінеміз, олар ортада өсе алмайды, ал қайта жандандыру кезінде олар қайтадан өсіріледі. VBNC күйі «аштықтан тіршілік ету күйінен» (жасушаның метаболизмін едәуір төмендететін) ерекшеленеді. Бактерия жасушалары VBNC күйіне «аштық, инкубация, өсу температурасының шегінен тыс, жоғары осмостық концентрация (теңіз суы), оттегі концентрациясы немесе ақ жарыққа ұшырау» сияқты сыртқы стресс факторларының нәтижесінде кіруі мүмкін. Егер бактериялар бұл ұйықтау күйіне енбесе, олардың кез келгені өлімге әкелуі мүмкін. Сондай-ақ, бактериялар жойылған деп ойланған (сүтті пастеризациялау) және кейіннен бактериялар VBNC күйіне енгендіктен тұтынушыларға бұзылу немесе зиянды әсерлер келтірген көптеген жағдайлар байқалды. VBNC күйіне енетін жасушаларға әсер ету «кішірею, метаболизм белсенділігінің өзгеруі, қоректік заттардың тасымалының төмендеуі, тыныс алу жылдамдығы және макромолекулалық синтез» кіреді. Дегенмен, биосинтез жалғасып, шок ақуыздары түзіледі. Ең маңыздысы, АТФ деңгейі мен генерациясы жоғары болып қалады, бұл өліп бара жатқан жасушаларға мүлдем қайшы келеді, олар генерация мен сақтауда тез төмендейді. VBNC жағдайында бактериялардың жасуша қабырғаларындағы өзгерістер де байқалды. Escherichia coli-де пептидогликанның көп мөлшерде байланысы байқалды. Сондай-ақ, VBNC жасушаларында автолиздік қабілет өсу күйіндегі жасушаларға қарағанда әлдеқайда жоғары екені байқалды. Бактерияларды VBNC күйіне келтіру әлдеқайда оңай, ал бактерия жасушалары VBNC күйіне енгеннен кейін оларды өсірілетін күйге қайтару өте қиын. «Олар Legionella pneumophila-да өсірілмеуді және қайта жандандыруды зерттеді және бұл күйге кіруді қоректік аштықтан оңай тудырған кезде, қайта жандандыру тек VBNC жасушаларын амебамен бірге инкубациялаудан кейін ғана дәлелденді, Acanthamoeba Castellani». Фунгистазис немесе микостазис – топырақтағы саңырауқұлақтарда табиғи түрде кездесетін VBNC (өмір сүруге қабілетті, бірақ өсірілмейтін) күйі. Уотсон мен Форд фунгистазисті «эндогендік немесе конститутивтік ұйықтауға ұшырамаған, өмір сүретін саңырауқұлақ споралары олардың қолайлы температурасы немесе ылғалдылығы жағдайында топырақта өрмейтін немесе саңырауқұлақ гифаларының өсуі топырақ ортасының температурасы немесе ылғалдылығынан басқа жағдайлармен баяулатылатын немесе тоқтатылатын кезде» деп анықтады. Негізінен (әдетте топырақта табиғи түрде кездесетін), бірнеше саңырауқұлақ түрлері сыртқы стресс факторларынан (температура, қол жетімді қоректік заттар, оттегінің болуы және т.б.) немесе ешқандай байқалатын стресс факторларынан емес, VBNC күйіне кіреді.
Fungistasis or mycostasis a naturally occurring VBNC (viable but nonculturable) state found in fungi in soil. Watson and Ford defined fungistasis as "when viable fungal propagules, which are not subject to endogenous or constitutive dormancy do not germinate in soil at their favorable temperature or moisture conditions or growth of fungal hyphae is retarded or terminated by conditions of the soil environment other than temperature or moisture". Essentially (and mostly observed naturally occurring in soil) several types of fungi have been found to enter the VBNC state resulting from outside stressors (temperature, available nutrients, oxygen availability etc.) or from no observable stressors at all.
Қазіргі зерттеулер
2018 жылдың 1 наурызында Қорғаныс жоғары ғылыми-зерттеу жобалары агенттігі (DARPA) доктор Тристан МакКлюр Беглидің басшылығымен жаңа Биостазис бағдарламасын жариялады. Биостазис бағдарламасының мақсаты – жарақат алған науқастардағы «алтын сағатты» ұзартудың жаңа мүмкіндіктерін әзірлеу, адам денесін жасушалық деңгейде баяулату арқылы, өмірге қауіп төндіретін жағдайларға тап болған биологиялық жүйелердің үздіксіз жұмыс істеуі үшін қосымша уақытты қамтамасыз ету. Бағдарлама молекулалық биологияны пайдаланып, тірі жүйелердің қызмет ету жылдамдығын бақылауға және «өмірді сақтап қалу үшін өмірді баяулату» жолын табуға бағытталған. 2018 жылдың 20 наурызында Биостазис тобы Вебинар өткізді, сонымен қатар, кең ауқымды агенттік хабарламасы (BAA) арқылы сыртқы ұйымдардан бес жылдық зерттеу ұсыныстарын сұрады. Толық ұсыныстар 2018 жылдың 22 мамырына дейін тапсырылуы керек еді.
Мүмкін болатын тәсілдер
DARPA өз вебинарында Биостазис жобасы үшін бірнеше мүмкін зерттеу жолдарын баяндады. Бұл жолдар, тардиградтар мен ағаш бақаларындағы диапауза зерттеулеріне негізделген, олар клетка ішіндегі механизмдердің селективті тұрақтандырылуы ақуыз деңгейінде жүреді екенін көрсетеді. Сонымен қатар, ақуыздың көп функциялылығы түрлердің жаңа ортаға бейімделуінде маңызды рөл атқарады. Клеткаішілік тығыздық – жасушаның ішкі кеңістігі тым толы болғанда ақуыздың функциясы мен сумен өзара әрекеттесуінің шектелуі. Осы клеткаішілік полимерлерді биологиялық жүйеге енгізу және жасушаның тығыздығын реттеу арқылы ғалымдар жүйедегі биологиялық реакциялардың жылдамдығын баяулатуға мүмкіндік алады.
Тардиградтық бұзылулары бар ақуыздар
Тардиградтар – диапаузаға түсіп, қатыру және кебу сияқты қоршаған ортаның көптеген қиын жағдайларын бастан өткізіп, тірі қала алатын микроскопиялық жануарлар. Пептидтік инженерияны пайдалану арқылы ғалымдар үлкен жануарлар организмдерінің биологиялық жүйелеріне өздігінен құрылымын жоғалтқан белоктарды енгізе алуы мүмкін. Бұл үлкен жануарларға, тіпті өте қиын биологиялық стресс жағдайларында да тардиградтар сияқты биостазис күйіне енуге мүмкіндік беруі мүмкін.