凍った血でも生きていけますか？

寒さは人生の大敵です。生きているものは、極度の低温に耐えることができません。宇宙の大部分は寒いですが、私たちの惑星とその特殊な状況では、水が私たちのシステムを流れることができる特別な温度範囲があります。エネルギーが物質間で散逸し、原子が氷のような硬い構造に配置されると、生命は消滅します。しかし、いつもではありません。最も過酷な環境でも生き残ることができる生き物がいます。細菌、昆虫、カエルだけではありません。安全な冷凍への扉を開く可能性のあるリスさえいます。

凍った血とともに生きる秘密

小さな北極リス ( Spermophilus parryii ) は、その能力ですべての科学者に感銘を与えています。草原や凍った森林に生息する他の哺乳類とは異なり、さらに南に避難することはありません。その代わり、-3℃の温度にも問題なく耐えることができます。どうやってやるのですか？先ほども述べたように、自然界には、私たちが思っているよりもはるかに多くの生物が凍った血液でも生き延びることができます。生命を育むのと同じ物質である水は、気温が低下すると非常に深刻な問題になります。分子は自ら配列して氷の結晶を形成し、鋭いエッジを形成し、液体の水よりも多くのスペースを占める傾向があります。これにより、内部から組織が「細断」されます。これが組織凍結の主な問題です。これを回避するために、自然界では 3 つの主なメカニズムが使用されています。

最初で最もよく知られているのは、不凍物質を生成することです。私たちの車と同じように、不凍物質は水の凝固点をさらに下げ、分子が互いに「接続」して結晶を形成するのを防ぎます。したがって、水はより長く液体のままでいることができます。これらの物質は、アカガエル ( Rana sylvatica )、アカコルクハムシ ( Cucujus clavipes puniceus ) など、凍結に耐えるほぼすべての動物によって生成されます。しかし、北極リスは、他の哺乳類と同様に、天然の不凍液を生成しません。

次の方法は、周囲に氷の形成を助ける粒子である「核生成剤」を生成することです。固体粒子が存在すると、氷はより早く形成される傾向があります。凍結血液中の核形成剤は、細胞の外側などの特定の場所に氷を形成させ、最もデリケートな組織が損傷するのを防ぎます。しかし、血の結晶が形成されないホッキョクリスの場合はそうではありません。最後に、南極の蚊 ( Belgica antarctica ) が使用する別のメカニズムがあります。これは、水分の 70% が失われるまで体を脱水することから成ります。水がなければ氷は存在せず、したがって組織を損傷する結晶も存在しません。しかし、それも哺乳類には不可能です。

リスのトリックとは何ですか？

真実は、今日まで専門家は、北極リスが他の哺乳類にとって致死的な温度に耐えるメカニズムについて明確にしていないということです。現在までにわかっていることは、このリスの血液は超凍結状態になるということです。しかし、それは依然として液体であり、組織をブレードとして機能する結晶で満たすことなく、組織に送り込み、栄養を与えます。また、これが起こるためには、リスが適応する時間が必要であることもわかっています。夏に採取された血液は、寒い冬に採取された血液とは異なり、この超凍結状態に入ることができません。しかし、そのメカニズムは依然として謎のままです。核生成剤や不凍物質は存在しません。簡単に言えば、リスが凍った血で死ぬのを「何か」が防いでいます。

低温化への扉

これは単なる科学的好奇心をはるかに超えています。すべての哺乳類は多くの生理学的特徴を共有しています。これらの特性を活用することは、信じられないほどの可能性への扉を開く可能性があります。冷凍保存は、純粋な SF のアイデア以上のもので、たとえば、移植用の臓器をほぼ無期限に輸送および保存できる可能性を意味します。現在、移植を必要とする患者は、最小限の期間でしか適切な臓器を受け取ることができません。臓器を凍結して保存したり移植したりすることはできません。そして、ほんの少しの損傷でも役に立たなくなります。

極低温化の秘密を明らかにすれば、この問題は解決できるでしょう。だからこそ、アカガエルの不凍液や南極の蚊の脱水症状を理解するために多大な努力が払われているのです。北極リスは私たちに近い哺乳類であるため、より有用な例かもしれません。今のところ研究者らは、これは季節条件によって引き起こされ、この動物の生理機能に連鎖的な（そして非常に多くの）変化を引き起こす一連のメカニズムであると確信している。しかし、これらの変化の秘密はまだわかっていません。まだ少し早いですが、私たちはやがて凍った血の中で生きていく方法を学ぶことになるでしょう。