Риби здатні виживати як при низьких, а й за негативних температурах. Вони використовують природний антифриз, щоб обдурити власну фізіологічну систему. Ці організми покладаються на глікопротеїни (білки, що зв’язують цукру), щоб запобігти перетворенню рідин тіла на твердий лід. Це біотехнологічний прийом, відточений еволюцією протягом еонів, і тепер дослідники з’ясовують, як запозичити цей трюк для потреб.
Механізм напрочуд витончений. Глікопротеїни зв’язуються з поверхнею ядер крихітних крижаних кристалів. Вони не руйнують кригу. Натомість вони зупиняють його зростання.
Без цих білків мікроскопічні ядра роздмухувалися б у гігантські гострі кристали. Великі кристали – це погано. Вони проколюють та руйнують клітини організму. Обмежуючи зростання, риби зберігають рідкий стан. Тканини залишаються у безпеці.
Але риби – не єдині майстри термозахисту. Якщо подивитися на північ, крізь ліси Північної Америки ви знайдете деревних жаб. Ця невелика амфібія робить те, про що багато людей тільки мріють: вона може замерзати до смерті і пізніше оживати.
Цей процес починається пізньої осені. Печінка жаби перетворюється на режим підвищеного навантаження і робить велику кількість глюкози. Це не просто метаболічна особливість. Це стратегічне «затоплення» організму.
До кінця зими рівень цукру в крові жаби стає в 250 разів вищим, ніж у звичайний літній час. Цей цукор діє як антифриз, знижуючи точку замерзання внутрішньоклітинної рідини. Вода поза клітинами замерзає, перетворюючись на крижану кашу і концентрований сироп. А що відбувається усередині? Клітини залишаються непошкодженими.
Ви можете практично заморозити деревну жабу. Помістіть її у морозильник. Вона перестає рухатись. Її серце зупиняється. Біологічно вона мертва у всіх практичних сенсах цього слова.
Потім розморозьте її.
Серце знову починає битися. Кров знову циркулює. Жаба стрибає геть, наче нічого не сталося. Це зворотний процес сублімаційного сушіння, який повною мірою використовує хімію цукрів.
Вчені вивчають ці природні антифризи вже десятиліття. Цей інтерес виходить за межі простої академічної допитливості з приводу виживання. Йдеться про практичне застосування.
Основна мета? Сільське господарство.
Уявіть собі продовження сезону вирощування зернових. Або можливість для фермерів вирощувати фрукти у регіонах, які раніше були надто холодними для життєздатних культур. Виділення правильних білків та цукрів може захистити ніжні культури від несподіваних заморозків.
Наслідки не обмежуються лише морозостійкими рослинами. Це також має потенціал для збереження продуктів харчування та трансплантації органів. У всіх областях, де продукти можуть бути пошкоджені заморожуванням.
Деревні жаби не дбають про наші проблеми. Вони просто хочуть пережити зиму. Але їхній цукровий щит може допомогти вижити нам. Залишається великим питанням, чи можна відтворити цю ефективність у промислових масштабах.
