Все дело в криопротекции: почему лягушек после заморозки можно оживить, а людей — нет?

Как лягушки переживают зимовку?

Каждую осень лягушки, живущие в холодных регионах, замерзают, чтобы пережить суровую зиму. Оттаяв, они быстро восстанавливают свою активность.

Исследования, проведенные учеными из Университета Аляски и Института биологии Арктики (UAF), показали, что хладостойкость у лягушек, обитающих в природе, гораздо выше, чем считалось раньше. В процессе наблюдений ученые изучали как лабораторных, так и диких лягушек.

Как лягушки переживают морозы?

Древесные лягушки на Аляске зимуют в земле, обустраивая себе укрытия из опавших листьев и перегнившей растительности. В таких убежищах температура может опускаться ниже нуля и оставаться на уровне -20 °C в течение шести месяцев и даже больше.

В момент замерзания все биохимические процессы в теле лягушек замедляются, а их дыхание и сердцебиение прекращаются.

Криопротекция — ключ к выживанию

Обычно, при замораживании клеток организма происходит их высыхание, что ведет к их гибели. Однако лягушки «защищают» свои клетки, используя глюкозу. Эта субстанция помогает замедлить потерю влаги в клетках, предотвращая их разрушение. Этот процесс называется криопротекцией.

Глюкоза также помогает сбалансировать концентрацию солей, которые образуются при замерзании воды внутри организма, поддерживая таким образом жизнеспособность клеток.

Глюкоза как защитник жизни лягушек

В ходе исследований было установлено, что лягушки, живущие в дикой природе, накапливают значительно больше глюкозы в своих тканях, чем те, что были заморожены в лабораторных условиях. У диких лягушек концентрация глюкозы была в 13 раз выше в мышечной ткани, в 10 раз в сердечной и в 3,3 раза в ткани печени по сравнению с лабораторными образцами.

Это позволяет диким лягушкам выживать при температурах до -18 °C в течение 218 дней, в то время как лабораторные экземпляры не могут выжить в таких условиях.

Ученые предполагают, что увеличение уровня глюкозы связано с многократными циклами замораживания и размораживания, которым подвергаются лягушки в начале осени. Эти процессы стимулируют активное накопление и выработку глюкозы.

Мечты о замораживании людей

Создание условий, имитирующих природные, в лаборатории пока невозможно, так как нужно учесть огромное количество факторов, которые трудно воссоздать искусственно. Тем не менее, на основе наблюдений за природными механизмами, ученые добились определенных успехов в лабораторных экспериментах. Например, им удалось добиться того, чтобы лягушки, «замороженные» при температуре -7,2 °C и не подвергавшиеся циклам размораживания и замораживания, прожили несколько недель.

Практическое значение исследований

Исследования, связанные с замерзающими лягушками, имеют важное практическое значение, особенно в области медицины. Ученые надеются, что в будущем технологии, основанные на природных механизмах криопротекции, смогут быть использованы в трансплантологии. Если удастся разработать методы замораживания органов без их повреждения при оттаивании, врачи получат гораздо больше времени для их пересадки.