Ryby jsou schopny přežít nejen při nízkých, ale i při záporných teplotách. Používají přírodní nemrznoucí směs k oklamání vlastního fyziologického systému. Tyto organismy se spoléhají na glykoproteiny (proteiny vázající cukr), aby zabránily přeměně tělesných tekutin na pevný led. Jde o biotechnologický trik, který evoluce vypilovala celé věky, a nyní vědci zjišťují, jak si tento trik vypůjčit pro vlastní potřebu.
Mechanismus je úžasně elegantní. Glykoproteiny se vážou na povrch jader drobných ledových krystalků. Neničí led. Místo toho zastavují její růst.
Bez těchto proteinů by mikroskopická jádra nabobtnala do obřích ostrých krystalů. Velké krystaly jsou špatné. Propichují a ničí tělesné buňky. Omezováním růstu si ryby udržují tekutý stav. Látky zůstávají bezpečné.
Ryby ale nejsou jedinými mistry tepelné ochrany. Když se podíváte na sever přes lesy Severní Ameriky, najdete rosničky. Tento malý obojživelník dělá to, o čem mnoho lidí jen sní: dokáže umrznout a později se vrátit k životu.
Tento proces začíná koncem podzimu. Žábí játra přejdou do tempa a produkují velké množství glukózy. Nejde jen o metabolickou vlastnost. Jde o strategické „zaplavení“ těla.
Na konci zimy je hladina cukru v krvi žáby 250krát vyšší než v běžném létě. Tento cukr působí jako nemrznoucí směs, snižuje bod tuhnutí intracelulární tekutiny. Voda mimo buňky zmrzne na ledovou kaši a koncentrovaný sirup. Co se děje uvnitř? Buňky zůstávají nepoškozené.
Stromovou žábu můžete skutečně zmrazit. Umístěte jej do mrazáku. Přestává se hýbat. Její srdce se zastaví. Biologicky je mrtvá v každém praktickém smyslu toho slova.
Poté jej rozmrazte.
Srdce začne znovu bít. Krev opět cirkuluje. Žába odskočí, jako by se nic nestalo. Jedná se o proces zpětného lyofilizace, který plně využívá chemii cukrů.
Vědci studují tyto přírodní nemrznoucí směsi po celá desetiletí. Tento zájem přesahuje pouhou akademickou zvědavost na přežití. Jde o praktickou aplikaci.
Hlavní cíl? Zemědělství.
Představte si prodloužení vegetačního období obilí. Nebo schopnost zemědělců pěstovat ovoce v oblastech, které byly dříve příliš chladné pro životaschopné plodiny. Poskytnutí správných bílkovin a cukrů může chránit choulostivé plodiny před nečekanými mrazy.
Důsledky se netýkají pouze mrazuvzdorných rostlin. Má také potenciál pro konzervaci potravin a transplantaci orgánů. Ve všech oblastech, kde může dojít k poškození potravin mrazem.
Rosničky naše problémy nezajímají. Chtějí jen přežít zimu. Ale jejich cukrový štít nám může pomoci přežít. Velkou otázkou zůstává, zda lze tuto efektivitu replikovat v průmyslovém měřítku.
