Выше мы рассмотрели две основные стратегии адаптации организма к изменяющейся среде:
- одна из них состоит в изменении количеств или типов макромолекул, имеющихся в клетке
- другая — в таком изменении микросреды для этих макромолекул, которое защищало бы их от воздействия внешних перемен
Наряду с этими двумя широко распространенными механизмами адаптации известен третий, который отличается особой быстротой. Его сущность состоит в регулировании функциональной активности макромолекул, ранее синтезированных клеткой. Регулирующие факторы (сигналы) разнообразны по своей природе; это могут быть физические изменения внешних факторов (например, температуры или света) и разнообразные физиологические сигналы внутреннего происхождения (гормоны, электрические процессы). Такие сигналы могут изменять интенсивность метаболизма в целом и соотношение между отдельными, часто конкурирующими, путями метаболизма. Подобные реакции могут быть ответом:
- а) на изменение энергетических потребностей (или смену источников энергии) при переходе к новому виду деятельности, например от покоя к энергичному движению;
- б) на изменение в обеспеченности кислородом, например при факультативном анаэробиозе;
- в) на воздействие факторов, связанных с миграцией и голоданием, например при нерестовой миграции лососей;
- г) на изменение физических условий среды, требующее перестройки метаболизма, например при переходе к зимней или летней спячке;
- д) на происходящие повседневно изменения гормонального статуса — повседневные (например, при регуляции уровня глюкозы) или связанные с определенной стадией репродуктивного цикла, например с регулированием лактации.
Это, конечно, далеко не полный перечень условий, приводящих к серьезным качественным и количественным изменениям метаболизма. Однако он все же позволяет читателю представить себе, насколько важную роль может играть регуляция активности уже существующих ферментов в разнообразных адаптивных реакциях. Для многих из этих адаптаций необходима чрезвычайная быстрота регуляции скоростей метаболических реакций — гораздо большая, чем та, которую могли бы обеспечить изменения в концентрации изозимов того или иного фермента. Этот вывод приводит нас к рассмотрению еще одной важной особенности процессов биохимической адаптации, а именно связи между необходимой быстротой адаптации и разнообразием способов ее осуществления у данного организма.