Congelados vivos

Larva de Gynaephora groenlandica
Larva de Gynaephora groenlandica (Foto: Mike Beauregard)

Hay animales que se congelan y permanecen con vida, y no me refiero a animales que toleran eventos de congelación ocasionales, sino congelaciones que tienen relevancia ecológica. A esos animales se les llama, en inglés, freeze tolerant. Los animales freeze tolerant o criotolerantes afrontan periodos de congelación de forma periódica cada año, al llegar el invierno. Un porcentaje significativo de sus fluidos corporales (entre el 50 y el 70% en la mayoría de los casos) permanece congelado durante días o semanas y bajo esas condiciones casi todas las funciones del animal se detienen. Se encuentran en la condición más próxima posible a la muerte. Pero ¿cómo consiguen evitar o limitar los daños que causa el hielo?

Para empezar, el hielo sólo se forma en los líquidos extracelulares. Conforme se van generando cristales fuera de las células, aumenta la concentración de solutos del líquido que permanece en ese estado. En cierto modo, podría decirse que el hielo “secuestra” agua y al quedar los solutos disueltos en un volumen menor, la concentración osmótica resultante es mayor y mayor, a su vez, que la del interior de las células. Como consecuencia de ello, hay un flujo osmótico de agua del interior al exterior de las células, hacia los espacios extracelulares. Así pues, las células sufren una cierta deshidratación y podríamos decir que se “arrugan”, pierden algo de su volumen. Pero esa deshidratación tiene efectos positivos, ya que conlleva una elevación de la concentración de solutos dentro de las células, lo que evita, a su vez, que se formen cristales de hielo en ellas.

Además de lo anterior, los animales que toleran la congelación utilizan sustancias protectoras para mantener a las membranas y orgánulos celulares a salvo de los daños que puede causar el hielo. Esas sustancias suelen ser glicerol o alcoholes polihídricos similares, así como azúcares. El efecto protector del glicerol en procesos de congelación es conocido desde hace tiempo y esa es la razón por la que se utiliza con ese propósito para mantener distintos tipos de células congeladas; es el caso, por ejemplo, del esperma que se almacena congelado para realizar, posteriormente, fecundaciones in vitro.

Otro aspecto reseñable en los eventos de congelación en condiciones naturales es que, en cierto modo, se trata de procesos dirigidos; no ocurren de cualquier forma. Algunos animales utilizan los denominados agentes nucleantes de hielo (ice nucleating agents, INA), sustancias que provocan la aparición de cristales de hielo a su alrededor. Suelen ser proteínas de pequeño tamaño muy hidrofílicas, ricas en ácido glutámico o en el aminoácido glutamina. Esas sustancias parecen “guíar” la formación de hielo o, al menos, determinan en qué parte del organismo y en qué momento se inicia la aparición de los cristales, controlando de esa forma que la congelación curse de forma gradual.

Estas adaptaciones se han observado principalmente en invertebrados, como algunos insectos (en larvas y pupas de coleópteros, dípteros, himenópteros y lepidópteros, y en algunos adultos) y centípedos (todos ellos artrópodos), así como en invertebrados intermareales, principalmente gasterópodos, anélidos y nemátodos. Algunos de los insectos que han sido estudiados en su medio son la avispa parásita Bracon cephi, la oruga del Ártico Gynaephora groenlandica y la larva de la mosca Eurostata solidaginis. En las larvas de avispas del género Bracon que pasan el invierno en los campos helados del Canadá, el glicerol puede alcanzar una concentración de hasta el 25 o 30% en los fluidos corporales, aunque en primavera esa concentración se reduce de forma notable. Por otro lado, se ha observado que las larvas de las poblaciones de Eurostata pueden permanecer congeladas durante doce semanas; empiezan a producir glicerol a partir de medidados de noviembre, y para ello se requiere que hayan transcurrido al menos seis días a temperaturas inferiores a los 5ºC. En estudios realizados en el laboratorio con ejemplares del mismo género se ha comprobado que a la elevación inicial de la concentración de glicerol sigue una subida de la concentración de otra sustancia crioprotectora, el sorbitol. Por lo visto, en estas especies el frío activa la fosforilasa de glucógeno del cuerpo graso, y es la actividad de esa enzima la que desencadena la producción de glicerol y sorbitol a partir de glucógeno. Las orugas del género Gynaephora, por su parte, pueden permanecer congeladas durante diez meses a temperaturas inferiores a -50ºC. El 99’5% de sus 14 años de vida transcurre en fase larvaria, ya que como pupa y adulto no duran más de quince días. Pues bien, durante el 80% de su vida larvaria se encuentran congelados. Tienen una niñez muy prolongada, eso está claro, aunque en gran medida se lo deben al hielo.

Para terminar, hay que decir, no obstante, que este tipo de adaptaciones es relativamente excepcional y que en el mundo animal está mucho más extendido el mecanismo consistente en evitar la congelación.

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Nota: Este texto es una adaptación de “Izozteari aurre egiten”, publicado en lengua vasca por Miren Bego Urrutia en Uhandreak.



5 Comentarios

  1. Muy interesante el artículo. ¿Se ha intentado alguna vez modificar genéticamente un organismo para que produzca glicerol y resista la congelación? ¿Hay algún proyecto en marcha?

  2. Muy interesante.
    Echo de menos un ejemplo de freeze tolerant tan relevante como es la wood frog (Lithobates sylvaticus) o rana de los bosques (canadienses).

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Por Juan Ignacio Pérez
Publicado el ⌚ 14 abril, 2014
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