Πολλά ζώα μπορούν να επιβιώσουν για μεγάλες περιόδους σε ψυχρές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιούν μια εξελιγμένη διαδικασία “ψύξης” για να το πετύχουν και “απόψυξης” για να επανέλθουν στην πρωταρχική κατάσταση. Αν και έχει υπάρξει πρόοδος στις δοκιμές κατάψυξης και απόψυξης σε ζώα που στερούνται αυτών των αυτοματοποιημένων διαδικασιών, δεν έχει καταστεί σαφές αν σημαντικές λειτουργίες υψηλότερου επιπέδου, όπως η μνήμη, θα βγούν αλώβητες. Δύο ερευνητές, η Natasha Vita-More και ο Daniel Barranco, απέδειξαν για πρώτη φορά ότι κρυοστατικά κατεψυγμένα σκουλήκια διατηρούν κάποιες αναμνήσεις τους και μετά την ανάνηψη.
Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές εκπαίδευσαν τα σκουλήκια να μετακινούνται σε συγκεκριμένους τομείς όταν μύριζαν βενζαλδεΰδη (ένα συστατικό του αμυγδαλέλαιου). Όταν το εμπέδωναν, τα σκουλήκια λούζονταν σε ένα κρυοπροστατευτικό διάλυμα γλυκερίνης και έμπαιναν σε βαθιά κατάψυξη. Όταν ξεπάγωσαν, τα σκουλήκια θυμήθηκαν την εκπαίδευση τους και μετακινήθηκαν στο σωστό σημείο όπου υπήρχαν βενζαλδεΰδη. Οι ερευνητές συνέκριναν δύο διαφορετικές μεθόδους ψύξης: Η πρώτη βασίζεται στον ντεμοντέ τρόπο παγώματος κυττάρων ή οργάνων – μια χαμηλή συγκέντρωση κρυοπροστάτη και έναν αργό κύκλο ψύξης/απόψυξης. Η δεύτερη ήταν μια πιο απότομη διαδικασία, γνωστή ως υαλοποίηση.
-Η απόδειξη πως το μυαλό των σκουληκιών μπορεί να διαχειριστεί την κατάψυξη με τεχνητά μέσα, είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση να γίνει το ίδιο και με μεγαλύτερους οργανισμούς.
Η υαλοποίηση απαιτεί υψηλότερη συγκέντρωση κρυοπροστατευτικού, αλλά κάνει την κατάψυξη και απόψυξη τόσο γρήγορη, ώστε να μειώνονται οι πιθανότητες σχηματισμού επικίνδυνων παγοκρυστάλλων. Μόνο το ένα τρίτο των σκουληκιών την αργής μέθόδου επιβίώσε, ενώ επιβιώσαν σχεδόν όλα τα υαλοποιημένα. Παραδόξως, με όποια μέθοδο και να έγινε η κατάψυξη, τα σκουλήκια διατήρησαν τη σωστή ανάμνηση για το τι πρέπει να κάνουν.
Ενώ όλα αυτά είναι καλά νέα για την κρυοστατική ψύξη, αν περιμένουμε τα εύθραυστα νημάτα ενός πολύ μεγαλύτερου νευρικού συστήματος (όπως το δικό μας) να επιβιώσουν απο μια τέτοια δοκιμασία άθικτα, θα χρειαστεί λίγο περισσότερη προσοχή. Η εφαρμογή κρυοπροστάτη σε όλες τις γωνίες και σχισμές ενός μεγαλύτερου συστήματος, απαιτεί το στράγγισμα του αίματος και την εισαγωγή του κρυοπροστάτη μέσω του κυκλοφορικού συστήματος. Ενώ αυτό θα μπορούσε να λειτουργήσει αρκετά καλά αν γίνει σωστά, το πρόβλημα είναι στην αντιστροφή της διαδικασίας, δηλαδή στο επαναστράγγισμα του κρυοπροστάτη μετά την απόψυξη.
Τα αρκτικά ψάρια, τα βατράχια και τα έντομα μπορούν να επιβιώσουν πολλαπλούς κύκλους ψύξης και απόψυξης, γιατί το κάνουν με διαφορετικό τρόπο. Το κάθε κύτταρο τους περιέχει ένα αντίγραφο του “πρωτοκόλλου κατάψυξης”, που αποτυπώνει την ειδική γι αυτό διαδικασία. Το κύτταρο μπορεί να κατασκευάσει ή να εισάγει τα κρυοπροστατευτικά και τα συναφή βοηθητικά που χρειάζεται, αλλά και να καταστήσει δυνατή την εξαγωγή των προϊόντων που χρειάζεται το όργανο υποδοχής του κυττάρου.
Αν το μόνο που απαιτείται για κάθε κύτταρο για να επιβιώσει το πάγωμα ήταν να τυλίξει μερικά εκατομμύρια αντίγραφα μιας αντιψυκτικής πρωτεΐνης, να συνθέσει λίγη κρυοπροστατευτική γλυκερόλη ή να εισάγει γλυκόζη, τότε θα μπορούσε να γίνει εύκολα μέσω συγκεκριμένων γενετικών ρυθμίσεων. Νέο DNA θα μπορούσε να συναρμολογείται μαζί με τις ρυθμίσεις για να διατηρούνται οι πρωτεΐνες σε καταστολή όσο είναι αχρείαστες.
Δυστυχώς, τα πράγματα δεν λειτουργούν έτσι. Τα κύτταρα πιθανώς δεν θα μπορούσαν να εκπληρώσουν τις απαιτήσεις μιας μαζικής, σχεδόν στιγμιαίας σύνθεσης αντιψυκτικής πρωτεΐνης, εκτός κι εάν ολόκληρο το γονιδίωμα τους, ή τουλάχιστον τα γονίδια των κρίσιμων μεταβολικών κύκλων που παρέχουν τις δομικές μονάδες (και τις αποδομούν μετά), είχαν συγχρονισμένη προσαρμογή σε βάθος εξελικτικού χρόνου.
Στην περίπτωση των αντιψυκτικών πρωτεϊνών, φαίνεται ότι αρχικά εξελίχθηκαν από πεπτικές τρυψίνες στο έντερο, πιθανώς για να εμποδίσουν το πάγωμα ευαίσθητων υγρών που έχουν την τάση να συσσωρεύονται εκεί.
Η απόδειξη πως το μυαλό των σκουληκιών μπορεί να διαχειριστεί την κατάψυξη με τεχνητά μέσα, είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση να γίνει το ίδιο και με μεγαλύτερους οργανισμούς.
Εάν στο μέλλον περισσότεροι ερευνητές προχωρήσουν παραπέρα τα σημερινά ευρήματα των Vita-More και Barranco, κάποια στιγμή θα μπορεί να γίνει βιώσιμη και η αντιστροφή της κρυοστατικής ψύξης για όσους το επιθυμούν.
