Selecciona

Sobreviure la congelació

Escrit per Daniel Aguilar

30/12/2009 20:04

Un estudi conjunt d'investigadors nord-americans ha revelat l'estratègia que fan servir alguns insectes per sobreviure temperatures sota zero durant llargs períodes de temps.

Objectiu: no morir per congelació

En la majoria d'animals, la congelació resulta fatal. La raó és la mateixa que fa que els icebergs surin: en congelar-se, l'aigua augmenta de volum. Com que els nostres teixits contenen molta aigua, la formació de gel els rebenta, causant la mort.

Els animals terrestres ens congelem a -0,5 ºC perquè l'aigua que contenen els nostres teixits té moltes substàncies en dissolució i això fa que no es congeli abans. Recorda que com més solut conté una dissolució aquosa, més fred cal que faci perquè es congeli. Per aquest mateix motiu, els invertebrats que viuen en les aigües gèlides de l'àrtic poden resistir gairebé fins a dos graus sota zero. Més enllà d'aquestes temperatures, qualsevol animal necessita algun mecanisme extra per evitar morir congelat.

Bàsicament, els animals resistents al fred han trobat dos mecanismes per sobreviure les baixes temperatures. Un és evitar congelar-se fent servir substàncies anticongelants que impedeixen que es formi gel dins el cos. L'altre és permetre que el gel s'hi formi, però només en zones no vitals. Aquest darrer sistema és el més utilitzat pels insectes i animals molt permeables (com les granotes) que no posseeixen cap barrera que impedeixi que l'aigua freda els penetri. Com s'ho fan? Això és el que aquest estudi ha provat d'esbrinar.

L'estudi de la formació de gel dins els organismes vius és complicat. Tot i que es poden obtenir resultats amb microscopis convencionals, s'ha hagut de recórrer a metodologies més avançades per estudiar el procés en detall. Els investigadors d'aquest estudi van fer servir una tècnica que no s'havia fet servir mai: les imatges per raigs X produïts per un sincrotró. Fent servir un microsopi de la mida d'un camp de futbol (vols saber què és un sincrotró?), van generar uns raigs X molt potents que els van permetre veure en temps real com es formaven els cristalls de gel. Com a subjectes del seu estudi van fer servir les larves de dues espècies de mosques: Chymomyza amoena i Drosophila melanogaster. Tot i que són dues espècies molt properes, la primera pot resistir la congelació però la segona no. Observar el que passava en el seu interior ajudaria a entendre quins són els mecanismes que confereixen aquesta resistència al fred. En paraules dels investigadors: "La idea és trobar la solució universal que permet alguns insectes sobreviure a la congelació i a d’altres no".

Mig cos congelat... i viure per explicar-ho

La prioritat número u de qualsevol ésser que viu en un ambient molt fred és impedir que les seves cèl·lules es congelin. El que es creu que fan els insectes tolerants a la congelació és mantenir les cèl·lules estalvies afavorint la formació del gel en l'espai extracel·lular (les petites cavitats que existeixen entre les cèl·lules veïnes). El mecanisme que fan servir és el següent: si la temperatura del seu cos baixa massa, comencen a bombejar l'aigua de l'interior de les cèl·lules a l'espai extracel·lular. Com que les cèl·lules contenen moltes substàncies en dissolució, buidant-ne l'aigua s'aconsegueix que l'interior estigui molt concentrat i, per tant, no es congeli. L'espai extracel·lular sí que es congelarà, però allà el gel no farà tant de mal. Aquest sistema es fa servir sovint combinat amb la producció d'anticongelants per protegir les cèl·lules. Algunes espècies d'insectes poden sobreviure amb un 65% de l'aigua del cos congelada.Una de les preguntes que es feien els científics era si aquesta capacitat per restringir la formació de gel en zones concretes del cos tenia a veure amb la distribució dels òrgans interns o si era més aviat obra de processos bioquímics. Com que l'estructura interna d'ambdues espècies és molt similar, es podria tractar de veure on raïen les diferències.

Fred per contacte

Si algú posa els peus en una galleda plena de gel, per on començarà a congelar-se? Naturalment, pels peus, que és la part que està en contacte amb el fred. Els científics van veure que aquest efecte es produïa també en les larves de Drosophila, les sensibles al fred: es començaven a congelar pel punt de contacte amb el terra de la cambra d'experimentació, que era el punt més fred. Tanmateix, van veure que les larves resistents al fred no patien els efectes de la conducció tèrmica: el gel s'hi formava en qualsevol punt del cos. Per què aquesta diferència? Segons aquests científics, aquests organismes poden afavorir la creació de cristalls de gel en llocs seleccionats del cos, tenint així el creixement del gel sota control.

També va veure's que, al cap de poca estona de començar a formar-se els cristalls de gel, la larva es paralitzava i s'allargassava, probablement com a conseqüència de l'expansió de l'aigua congelada. Els organismes resistents al fred semblaven tenir més control sobre aquesta deformació dels seus teixits i òrgans. No obstant, en un estat avançat de congelació totes dues espècies semblaven tenir el cos afectat per igual. Per tant, els científics van concloure que els mecanismes de resistència al fred no són anatòmics sinó bioquímics.

La tècnica que van fer servir els científics per a realitzar aquest estudi era molt potent, però van trobar-se amb un problema: els raigs X produeixen reaccions químiques perjudicials en les molècules biològiques, i uns raigs X tan potents mataven les larves al cap d'uns vint minuts d'exposició. Segons admeten els mateixos autors, s'hauria d'investigar també què passa quan les larves es descongelen. "La descongelació pot ser tan crítica com la congelació", admeten. I és cert: molts organismes tolerants al fred no moren en congelar-se, sinó en descongelar-se si el procés és massa ràpid, o no es dóna en condicions òptimes.

[Tornar]