Тези животни могат да замръзват през зимата. Ето как оцеляват

Природа • •

Антифриз протеини. Пълни със захар клетки. Изключвания на мозъка. За да стигнат до пролетта, много видове намират изненадващи начини да спрат телесните си функции.

Дървесната жаба е едно от най-често изследваните животни на Земята, които замръзват. Когато температурите паднат през есента, тя се сгушва сред листата и позволява на студа да пълзи из тялото ѝ, докато не го завладее напълно - сърцето, мозъка и всичко останало. Но това не е единственият вид, който по същество умира и след това се връща към живота.

Хиляди ларви на насекоми замръзват и се размразяват, а някои се движат напред-назад всеки ден в зависимост от времето. Младите петнисти блатни костенурки (Painted turtle) също успяват да замръзнат, а бавноходките (Tardigrada) се дехидратират напълно и чакат пролетта.

„Можете да заемете по-добра ниша в света, ако можете да замръзнете“, казва Кенет Стори, професор по биохимия в Университета “Карлтън” в Отава, Канада, който изучава толерантността към замръзване.

Захарите са ключови

„И така, ето я дървесната жаба, която подскача наоколо, докато настъпи студът“, казва Стори. „Кожата ѝ замръзва и скоро след това ледът прониква в жабата през вените и артериите.“

Оттам нататък става още по-странно. Мозъкът на жабата замръзва и ледът изтласква кръв към сърцето, докато в крайна сметка и то да става твърдо като камък.

Този преход изисква големи промени в биохимията. Микро РНК молекулите (miRNAs) на жабата реорганизират клетките, за да ги предпазят от увреждане. След това бавно се образува лед около външната стена на органите и клетките. В същото време черният дроб на жабата изпомпва невероятни количества глюкоза (сиропообразна течност, която действа като антифриз за жизненоважни органи), която се просмуква навсякъде, включително във вътрешността на клетките, за да ги предпази от свиване и умиране.

След това, през пролетта, казва Стори, слънцето разтопява земята и образува кал, и те се затоплят и се размразяват“.

Но това не е единственият начин, по който животните замръзват. Според ново изследване, публикувано в Science of the Total Environment, новоизлюпените петнисти блатни костенурки замръзват, тъй като микро РНК реорганизира метаболизма си по начин, който изисква значително по-малко глюкоза, отколкото при дървесните жаби. Като възрастни те спят зимен сън в тинята, където могат да оцелеят до четири месеца без да дишат.

Недостатъците на суперхлаждането

В природата истинското преохлаждане (и особено при човешките органи) идва с рискове, казва Шанън Тесие, асистент в Медицинско училище на “Харвард”.

Ледът се нуждае от нещо, за да се образува наоколо, известно като нуклеиращ агент. Той може да е малък, колкото прашинка или молекула холестерол. Но ако насекомо или животно може да предотврати образуването на ледени кристали, замръзналата им кръв остава течна.

Но това е голямо ако. Извън силно контролираната лаборатория, нашият свят е пълен с нуклеиращи агенти, казва Тесие. Доказано е, че арктическата земна катерица изпреварва замръзването, като елиминира всички потенциални ядра за образуване на кристали. Но това не означава, че тя се преохлажда до крайност. Ако се случи обаче (Стори ясно уточнява, че това не се случва), всяка външна сила или нахлуващ нуклеиращ агент ще превърне земната катерица в ледена висулка, която няма да се върне към живота.

„Поддържането на орган в течно състояние има много предимства“, казва Тесие. „Но ако винаги има риск от случайно образуване на лед, това е проблем, който трябва да бъде решен.“

Това е причината много видове, които живеят в студен климат, да са развили протеини или захари, които да помогнат за понижаване на температурата на замръзване на кръвта им, като по този начин им позволяват да се понижат съществено, без да образуват лед. Някои видове морски риби имат антифризни протеини, докато много насекоми използват захар.

Различните насекоми са развили различни способи за постигане на същата цел. Ларвите на златната пръчица (Eurosta solidaginis – вид муха) замръзват през зимата, когато температурите паднат под нулата, и се размразяват, когато се затопли, дори в рамките на 24 часа.

Тези ларви използват захар, като дървесната жаба, за да предпазят клетките си от вредното въздействие на минусовите температури.

Дехидратиране за сухо охлаждане

Бавноходките - микроскопични безгръбначни, които се срещат в най-екстремните среди на Земята, са открили хитър начин да предотвратяват замръзването на водата в клетките си - те просто я изхвърлят.

Хората не могат да правят това. Ако човек загуби дори 5% от водата си, той ще умре. Но бавноходките отделятводата, докато изсъхнат почти напълно. Мозъците им се изключват, осемте им крака се прибират и те стават неуязвими за студа.

„Така че можете да ги потопите в течен азот и те ще бъдат добре“, казва Стори.

И също толкова бързо могат да се възстановят. Дайте им вода и те ще се рехидратират, връщайки се към това, което познаваме като живот.

Дървесните жаби и другите животни, които оцеляват при екстремни условия в природата, имат много приложения в медицината, особено в света на трансплантациите на органи, казва Тесие. Човешкото сърце, например, може да съществува извън тялото само около четири часа.

„Това ограничено време създава логистични ограничения“, казва тя. „Така че ние се опитваме да използваме способите на дървесните жаби с големи количества глюкоза и да замразим цял черен дроб, сърце или друг орган, да го държим в летаргия и безопасно да го съживим, за да го трансплантираме.“