Згідно з визначенням, Кріобіологія (див. Кри) (від кріо. І біологія), розділ біології, який вивчає дію на живі системи низьких і наднизьких температур (від 0 ° С до близьких до абсолютного нуля). Основні завдання К. - вивчення життя в умовах холоду, з'ясування причин стійкості організмів до переохолодження та замерзання, дослідження шкідливої дії негативних температур і способів захисту клітин і тканин при заморожуванні. Проблеми К. мають велике теоретичне значення, т. К. Пов'язані з з'ясуванням нижніх температурних меж життя, механізмів адаптації в природних умовах до холоду (див. Морозостійкість (див. Морозостійкість), Холодостойкость (див. Холодостойкость)), сутності анабіозу і т. п. Практичні аспекти К. пов'язані з методами зберігання і накопичення біологічних об'єктів, лікуванням за допомогою холоду (див. Кріотерапія (див. Кріотерапія) (див. Кри)), виведенням морозостійких сортів рослин, вивченням зимівлі шкідників сільського господарства, з деяте ьность людини в полярних умовах і космічної біологією. Наукові (див. Нау) основи К. закладені в кінці 19 ст. російським ученим П. І. Бахметьєвим, вивчав явище переохолодження у комах і анабіоз у кажанів. П. Беккерель (1904-36) і австрійський учений Г. Рам (1919-24) встановили здатність різних організмів (мікроорганізми, безхребетні - тихоходки, коловертки, нематоди), а також спор і насіння переносити в висушеному стані глибоке охолодження (до -269 і -271 ° С, т. е. до температур, близьких до абсолютного нуля). Надалі було показано, що деякі рослини і тварини виживають при замерзанні міститься в них води. Наприклад, такі високоорганізовані істоти, як гусениці деяких метеликів, попередньо загартовані, т. Е. Адаптовані до холоду, "оживали" після тривалого заморожування при -78, -196 і навіть -269 ° С, коли вода в їх тілі перетворювалася в кристалічний лід . Одна з основних проблем К. - з'ясування процесів, які супроводжують охолодження живих систем і ведуть до незворотних ушкоджень. Причин, що викликають пошкодження при охолодженні і замерзанні, багато. Велике значення має швидкість охолодження і відігрівання. При повільному охолодженні спочатку переходить в лід вода оточує клітину рідини. Це призводить до втрати клітиною води, порушення сольового рівноваги між поза- і внутрішньоклітинної рідиною, підвищенню концентрації електролітів в клітці. Деякі клітини внаслідок цього гинуть. Для того щоб зберегти живими клітини рослин і деякі тканини тварин, потрібно дуже повільне охолодження, при якому не відбувається різкої зміни концентрації речовин в клітині. Для неадаптованих до холоду клітин особливо небезпечно зневоднення, т. К. Виникають контакти внутрішньоклітинних компонентів, які при нормальних умовах роз'єднані; при цьому відбуваються розриви одних міжмолекулярних зв'язків і утворення інших, пошкодження клітинних мембран і т. д. Подібні (див. Під) явища можуть виникати і в разі утворення кристалів льоду всередині клітини. Останні (див. Послід) утворюються зазвичай при швидкому охолодженні (понад 10 градусів в 1 хв). Після закінчення процесу охолодження, при температурах вище - 120 ° С, починається зростання кристалів (перекристалізація, рекристалізація). Збільшення їх розмірів особливо значно при отогревании. Вважають, що під час відігрівання і відтавання відбуваються основні пошкодження в клітинах. Як правило, при утворенні всередині клітини кристалів льоду вона гине; проте клітини деяких загартованих комах і злоякісних пухлин переносять внутрішньоклітинну кристалізацію води. При надшвидкому охолодженні зі швидкістю декількох сотень градусів в 1 сек (таке охолодження можливо лише у живих об'єктів, що мають мікроскопічні розміри) велика частина води перетворюється в аморфний лід, структура якого мало відрізняється від структури води. Завдяки (див. Благо) цього клітини не пошкоджуються і виживають незалежно від свого походження. Але після надшвидкого глибокого охолодження клітини зберігають життєздатність лише при дуже швидкому отогревании (за 3-10 сек), при якому можна уникнути рекристалізації. На практиці цей метод збереження клітин майже не застосуємо через неможливість надшвидкого охолодження і відігрівання більш-менш великих об'єктів. Для збереження живих систем в умовах низьких температур застосовують захисні речовини - кріопротектори. Серед них найбільш відомі гліцерин, диметилсульфоксид, цукру, гліколі, які здатні проникати в клітку, і деякі полімерні сполуки (полівінілпіролідон, поліетиленоксид і ін.), Не проникають в неї. Кріопротектори (див. Кри) послаблюють ефект кристалізації, змінюючи її характер, перешкоджають злипанню і денатурації макромолекул, сприяють збереженню цілісності мембран клітин. Кріопротектори (див. Кри) отримали широке застосування в медицині і тваринництві для тривалого зберігання при низьких температурах крові, тканин, органів, а також сперми домашніх тварин, використовуваної для штучного осемененія.Устойчівость багатьох наземних організмів до температур нижче 0 ° С сильно змінюється протягом життєвого циклу, пов'язаного з сезонами року. Так, у комах і рослин сильно підвищуються холодостійкість і морозостійкість при переході до стану спокою (діапаузи у комах і кліщів) ще до настання морозів. На початку періоду спокою при температурах трохи вище 0 ° С відбуваються значні перебудови в обміні речовин і фізико-хімічного стані клітин, підвищують стійкість організмів (див. Загартовування рослин). Накопичуються жири, глікоген, цукру, утворюються захисні речовини, змінюється стан води і білків в клітинах. Комахи (див. Комахи) в залежності від їх екології набувають здатність сильно переохолоджуватися іноді до мінус 40 ° С або ще нижче. Деякі види комах і рослин зимують в замерзлому стані. Добре (див. Хоро) переносять низькі і навіть наднизькі температури багато мікроорганізмів (бактерії, дріжджі), мохи, лишайники та ін. Зазвичай їх холодостійкість пов'язана з швидким зневодненням, підвищеною в'язкістю цитоплазми, наявністю оболонки, що перешкоджає проникненню кристалів в клітку, і ін. життєдіяльність організмів (виключаючи теплокровних тварин) припиняється зазвичай при температурах трохи нижче 0 ° С, але деякі процеси обміну речовин можуть протікати при температурах близько -20? С (наприклад, дихання, фотосинтез) і навіть нижче. У зв'язку з цим становить інтерес маловивчена біологія морських організмів, що мешкають на підводних льодах Антарктікі.Проблемам (див. Проблема) К. присвячені спеціальні журнали; щорічно організуються міжнародні симпозіуми і конференції кріобіологів. Літ. Ре Л. Консервація життя холодом, пров. з франц. М. 1962; Сміт О. Біологічна дія заморожування і переохолодження, пров. з англ. М. 1963; Клітка (див. Клітка) і температура середовища, М.- Л. 1964; Лозина-Лозинський Л. К. Нариси (див. Нарис) з проблем кріобіології, Л. 1972; Cellular injury and resistance in freezing organisms, Sapporo, 1967 (Proceedings of the International conference on low temperature science. Aug. 14-19, 1966. Sapporo, Japan, v. 2); Cryobiology, ed. Н. T. Meryman, L.- N. Y. 1966; The frozen cell, L. 1970; Mazur P. Cryobiology. The freezing of biological systems, "Science", 1970, v, 168. 3934, P. 939. Л. К. Лозина-Лозинський.
