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Uma rã comum do interior do Alasca passa o inverno inteiro dura como pedra, sem batimento cardíaco, sem respiração e sem atividade cerebral, e volta a andar quando o degelo chega.
Assim que um cristal de gelo encosta na pele úmida, o fígado quebra a reserva de glicogênio e despeja glicose no sangue, transformando o interior de cada célula num xarope viscoso demais para cristalizar.
Dois terços da água do corpo viram gelo do lado de fora das células, sob a pele, entre os músculos e ao redor dos órgãos.
Sensores enterrados junto de animais livres perto de Fairbanks registraram corpos a dezoito graus negativos que voltaram a se mexer na primavera.
I
O Mecanismo
O esconderijo já entrega a estranheza.
A rã-da-madeira não desce até o fundo de um lago como as outras rãs do norte, ela se enfia poucos centímetros abaixo das folhas secas e passa o inverno acima da linha de congelamento do solo, exposta ao que o ar do interior do Alasca resolver fazer.
O gatilho é um toque. Quando um cristal da serapilheira encosta na pele úmida, a água do corpo começa a congelar a poucos décimos de grau abaixo de zero, antes de o animal super-resfriar. Congelar cedo e devagar é vantagem, porque congelamento súbito rasga tecido.
O fígado reage em minutos. O órgão passou o outono inteiro estocando glicogênio até chegar perto de um quinto da própria massa, e ao primeiro sinal de gelo desmonta a reserva e joga glicose na circulação num pico que multiplica a taxa normal por dezenas de vezes.
O coração trabalha para poder parar. Ele continua bombeando por horas enquanto a frente de gelo avança pelo corpo, justamente para entregar o açúcar em rim, fígado, músculo e cérebro, e só silencia depois que a carga chegou a todo canto.
Dentro da célula, a glicose vira xarope. Em concentração alta o açúcar segura a água em volta das proteínas, abaixa o ponto de congelamento e deixa a solução viscosa demais para um cristal crescer, de modo que o citoplasma engrossa em vez de endurecer em lâminas.
O gelo fica do lado de fora. A água livre sob a pele, entre os músculos e na cavidade abdominal vira lâmina sólida, e o organismo aceita a troca porque o cristal só é fatal quando se forma dentro da célula, onde corta membrana e desmonta organela.
Dois terços da água mudam de estado. As medidas apontam entre sessenta e setenta por cento da água corporal convertida em gelo, com as células encolhidas e desidratadas, mantendo líquida apenas a fração que o açúcar consegue segurar.
A ureia entra como segundo anticongelante. As populações do norte acumulam ureia no outono em concentração muito acima da que se vê nas rãs do sul, e a molécula protege proteína e membrana enquanto reduz a quantidade de água livre disponível para virar gelo.
O corpo então desliga por inteiro. Sem circulação e sem respiração, o metabolismo despenca, o cérebro para de emitir sinal e o animal fica indistinguível de um objeto congelado, com a química de sobrevivência trancada dentro de cada célula.
O outono funciona como treino. Rãs do interior do Alasca atravessam vários ciclos curtos de congelamento e degelo antes do inverno firme, e cada ciclo empurra a glicose para cima, até níveis muito acima do que uma rã aclimatada apenas em laboratório alcança.
A medida decisiva veio do campo. Don Larson e Brian Barnes, da Universidade do Alasca em Fairbanks, enterraram sensores junto de rãs livres nos arredores da cidade e acompanharam a temperatura interna dos animais por invernos inteiros, em vez de resfriá-los num freezer de bancada.
Os números passaram do que a literatura previa. A mínima média dentro dos corpos ficou perto de quinze graus negativos, o registro mais frio marcou dezoito negativos e um dos animais passou cento e noventa e três dias seguidos congelado antes de voltar a se mexer.
O degelo começa por dentro. O coração volta a bater antes de o corpo inteiro descongelar, a circulação recolhe o açúcar espalhado pelos tecidos, os reflexos reaparecem em algumas horas e a rã salta de novo em um ou dois dias.
II
Por que Importa
A mesma espécie rende dois animais diferentes. Rãs-da-madeira do sul do Canadá e do meio-oeste americano toleram poucos graus negativos por algumas semanas, enquanto as do interior do Alasca aguentam o triplo de frio e meio ano paradas sob as folhas.
A diferença não veio de gene exótico. São populações da mesma espécie, ajustadas por estoque maior de glicogênio no fígado, mais ureia no sangue, menos água osmoticamente ativa nos tecidos e o treino dos ciclos de congelamento do outono.
O limite antigo caiu de uma vez. Durante décadas os manuais fixaram a tolerância da espécie em torno de seis graus negativos por poucos dias, número obtido em laboratório, e o registro de campo no Alasca triplicou a marca.
A distribuição do bicho confirma a conta. A rã-da-madeira é o único anfíbio da América do Norte que cruza o Círculo Polar Ártico, e chega a regiões onde o solo passa mais tempo congelado do que descongelado.
A escolha da glicose tem lógica econômica. Peixes e insetos do Ártico fabricam proteína anticongelante cara e específica, enquanto a rã usa uma molécula que já circula no corpo, estocada de graça no fígado durante o verão e liberada em minutos.
A medicina olha para o congelamento com inveja. Um órgão humano em gelo dura poucas horas, e a rã mostra que um corpo inteiro pode ser desmontado pelo frio e remontado depois, contanto que o cristal fique do lado de fora das células.
O crioprotetor virou linha de pesquisa aplicada. Kenneth e Janet Storey, em Ottawa, levaram a receita da rã para tecido de mamífero e trabalharam a conservação de órgãos com glicose e controle do ponto onde o gelo começa a se formar.
O animal ainda resolve três problemas de uma vez. Congelado, ele fica sem oxigênio, sem circulação e desidratado ao mesmo tempo, a combinação que arrasa tecido humano em infarto e derrame, e volta sem sequela aparente.
A hora de congelar é controlada. Proteínas e bactérias nucleadoras presentes no corpo funcionam como semente de cristal e forçam o gelo a começar cedo, num ponto escolhido, em vez de pegar o animal super-resfriado e travar tudo de uma vez.
O inverno mais ameno pode ser o pior. A neve funciona como cobertor sobre a serapilheira, e um inverno com pouca neve deixa o solo mais frio que um inverno rigoroso e bem coberto, o que coloca o limite térmico da rã em jogo justamente quando o clima esquenta.
O fecho mexe com a definição de vivo. Sem batimento, sem respiração e sem sinal cerebral por meio ano, a rã não se encaixa em nenhum critério usual de organismo em atividade, e mesmo assim está apenas esperando a temperatura subir.
III
A Fonte
Journal of Experimental Biology, 2014.
Don Larson, Lorien Middle, Hannah Vu, Wenhui Zhang, Andrei Serianni, Jack Duman e Brian Barnes, em "Wood frog adaptations to overwintering in Alaska: new limits to freezing tolerance", mediram rãs livres perto de Fairbanks a até dezoito graus negativos e até cento e noventa e três dias congeladas.
Journal of Experimental Biology, 2013.
Jon Costanzo, Clara do Amaral, Andrew Rosendale e Richard Lee, em "Hibernation physiology, freezing adaptation and extreme freeze tolerance in a northern population of the wood frog", registraram na população do Alasca mais ureia, mais glicose e menos água osmoticamente ativa que nas populações do sul.
Journal of Experimental Biology, 1993. Jon Costanzo, Richard Lee e Michael Lortz, em "Glucose concentration regulates freeze tolerance in the wood frog Rana sylvatica", mostraram que a sobrevivência ao gelo acompanha diretamente a quantidade de glicose que o fígado consegue despejar na circulação.
Journal of Comparative Physiology B, 1984. Kenneth Storey e Janet Storey, em "Biochemical adaptation for freezing tolerance in the wood frog, Rana sylvatica", descreveram a quebra do glicogênio hepático em glicose poucos minutos depois do primeiro contato da pele com gelo.
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