長期以來,人類一直夢想著學會如何在深度冷凍狀態下儲存生命體,並在必要時在未來使他們復活。同時,自然界中也存在這樣的例子:生活在阿拉斯加的樹蛙能夠 "變成冰",一旦解凍,就會重新活過來。
每年秋天,這些青蛙為了度過嚴寒的冬天,在氣溫下降時就會結冰,一直凍到春天。而解凍後,它們看起來比例如一塊肉要好得多,因為在相同的儲存期後,會從冰箱裡取出來。
來自阿拉斯加大學費爾班克斯分校和該校北極生物研究所(UAF)的科學家們對實驗室青蛙和自然棲息地的青蛙進行了一系列實驗。這些研究的結果表明,生活在野外的青蛙的耐寒能力比以前認為的要高得多。
阿拉斯加的樹蛙在地面上越冬,在腐爛的泥土和落葉中冬眠,那裡的溫度可以保持在冰點以下六個月以上,低至-20℃。
眾所周知,當一個生物體的細胞受到冷凍時,它們會變幹並最終死亡。為了避免這種情況,青蛙形象地用葡萄糖包裹它們的細胞,從而減緩它們的乾燥--科學家稱這是冷凍保護過程。
細胞內的糖的濃度也有助於平衡細胞外的鹽的濃度,這些鹽在冰的形成過程中形成。糖和其他冷凍保護劑在細胞內保留水分,從而防止細胞死亡。
研究發現,生活在自然棲息地的青蛙在身體組織中積累的葡萄糖濃度遠遠高於實驗室裡的冷凍青蛙。與實驗室青蛙的資料相比,青蛙棲息地的葡萄糖濃度在肌肉組織中高出13倍,在心臟組織中高出10倍,在肝組織中高出3.3倍。
科學家們認為,與實驗室青蛙相比,正是這種額外的葡萄糖保護使野生青蛙在較低的溫度下(低至-18°C)有100%的存活率,而且時間更長(長達218天)。
研究發現,野生青蛙體內的葡萄糖積累量大得驚人,這與它們在初秋經歷的多種冷凍-解凍過程有關,這些過程正是刺激了青蛙體內葡萄糖的極度活躍的生產和積累。
當然,在實驗室裡創造和維持完全自然的條件是不可能的,因為一個現代人不可能考慮到大自然機制的所有細微差別和特殊性。然而,以大自然的經驗為例,科學家們設法在實驗室條件下取得了令人印象深刻的結果:在溫度不超過-7.2°C且沒有反覆冷凍-解凍迴圈的情況下 "過冬 "的冷凍青蛙的存活率達到了幾個星期。
與越冬的冰凍青蛙研究有關的發現具有重要的實際意義。科學家們相信,有一天他們將徹底研究青蛙的所有技巧,並將其用於移植學。如果他們能夠冷凍器官,使其在解凍過程中不被損壞,醫生將有更多時間進行進一步的移植。