Парадокс природы: теплокровный человек хуже переносит морозы (даже в одежде), чем холоднокровные — раки, моллюски, рыбы, амфибии, рептилии, насекомые. Они выживают даже тогда, когда 65 % общего объема их жидкости превращается в лед!

Так, североамериканская пресноводная рыба амия, усоногие раки, двустворчатые моллюски и береговые улитки приливной зоны полярных морей вмерзают в лед, оставаясь тем не менее живыми; сибирский тритон-углозуб «хинобиус кейсерлинги» в мерзлой тундре спокойно выдерживает минус 35 С, а волосатые гусеницы арктической бабочки «гинэфора гренландика» в замороженном состоянии проводят до 10 месяцев в году при минус 50 С и более!

И вся эта морозоустойчивая живность, оттаяв весной, успевает за два месяца короткого арктического лета настолько размножиться (особенно насекомые), что как объект пищи вызывает миграции масс птиц и зверей из умеренного климата.
Да что Арктика! Обычный замороженный карась, принесенный на кухню, оживает в тепле; лесные лягушки, жабы, тритоны, саламандры, змеи, зарывшись в почву под лесной подстилкой нормально переносят 20-градусные морозы. А канадские расписные черепахи «хриземис пикта» даже приспособились откладывать яйца в преддверии холодов для лучшей защиты своего потомства от хищников. Вылупившиеся перед зимой черепашата не покидают своих гнездовий в почве на глубине 7 — 10 сантиметров, а впадают в спячку, замораживаясь при минус 3 С, и в течение всей зимы во время оттепелей неоднократно размножаются и вновь замерзают, не подавая признаков жизни до весны.

Как же удается холоднокровным животным сохранять жизнеспособность замороженными, при отсутствии внешнего движения, дыхания, сердцебиения и кровообращения, когда лед заполняет брюшную полость, мочевой пузырь, находится под кожей и в мышечной ткани? Подобно тому, как при наступлении холодов в радиатор автомашин добавляют антифриз полиэтиленгликоль, замерзающий при минус 37 С, так и у холоднокровных существ в жидкостях их тела зимой присутствуют белки-антифризы гликопептиды), которые при появлении в организме кристаллов льда связываются с ними и блокируют дальнейшую кристаллизацию воды.

У многих рыб, наземных членистоногих, включая пауков и клещей, эффективность этих белков-антифризов настолько велика, что предотвращает образование льда даже при минус 15 С. Кроме белков-антифризов, в организме холоднокровных животных вырабатываются еще и углеводы-антифризы (полигидроксиспирты — глицерол, сорбит и др.), еще больше снижающие точку максимального переохлаждения. Например, у гусениц галлообразующей бабочки «эпиблема скуддериана» в середине зимы концентрация углевода-антифриза глицерола в жидкостях организма достигает 40 %, что составляет 19 % всего тела, но зато позволяет переохлаждаться до минус 30 ‘С!

Если предстоит очень суровая зимовка, то осенью у холоднокровных животных (особенно насекомых) до первых заморозков в организме накапливаются защищающие его клетки ото льда криогенные протекторы (низкомолекулярные соединения — дисахарид трегалоза, аминокислота пролин и др.). Криопротекторы повышают прочность оболочек клеток и препятствуют их «осмотическому стрессу», когда вода из клеток стремится вытечь во внеклеточную среду со льдом за счет эффекта осмоса, уменьшая объем клеток и делая их уязвимыми для кристаллов льда, протыкающих сморщившиеся клеточные оболочки.

У лягушки, например, как только начинается образование льда на поверхности кожи, происходит быстрый синтез криопротектора глюкозы из гликогена (животного крахмала) печени. В результате в кровь в большом количестве уже через пять минут поступает глюкоза, а через восемь часов ею насыщаются все органы, замедляется до минимума обмен веществ, ограничивается энергопотребление и тем самым увеличивается продолжительность выживаемости.

Рекорд такого рода в использовании криопротекторов для максимального ограничения своей жизнедеятельности во время спячки принадлежит черепахам, зимующим на дне водоемов — у них обмен веществ падает до уровня, обеспечивающего выживание без потребления кислорода (!) в течение всей зимы.

С наступлением весны криопротекторы быстро превращаются обратно в сложные сахара, служащие «топливом» для последующей жизни животного. Нечто похожее наблюдается и у мелких млекопитающих (сосновой полевки, лесного сурка и др.), впадающих в зимнюю спячку — благодаря состоянию неподвижности и снижению температуры тела почти до 0 ‘С за счет снижения уровня обмена веществ сохраняется 88 % жизненной энергии, которая в противном случае была бы истрачена на выживание.

Аналогичный энергетический процесс протекает и у спящего медведя. Эта морозоустойчивость холоднокровных животных вызывает пристальный интерес медицины. Ведь у той же лягушки при высоких концентрациях глюкозы в организме зимой отсутствуют явления, присущие человеку с высоким содержанием глюкозы в крови,- сахарный диабет и старение.

А благодаря углеводу-антифризу глицеролу в 1949 году впервые удалось сохранить жизнеспособность замороженных человеческих спермиев для методики искусственного осеменения женщин, не способных к естественному зачатию.
С тех пор разработаны способы криоконсервации — замораживания в глицероле органов, предназначенных для трансплантации (пересадки). И недалек тот день, когда криоконсервация самого человека из фантастики превратится в обыденность.

По материалам
«Друзья и враги человека»
О. В. Тимченко и В. Б. Шапар