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Anticongelante é segredo de animais que sobrevivem ao
frio
Quando um anticongelante natural é melhor que um casaco
de inverno Enquanto a temperatura despenca ao ponto mais
baixo do ano, aqueles de nós que vivem em latitudes mais
altas se recolhem a abrigos aconchegantes. Podemos
simpatizar com os esquilos e passarinhos, sujeitos ao
frio abaixo de zero que varre o mundo exterior, e
deixar-lhes comida, mas não pensamos muito em criaturas
menores e menos fofinhas: por exemplo os insetos e
aranhas que habitam quintais e bosques durante o verão.
Eles ressurgirão na primavera, o que significa que de
alguma forma sobrevivem ao frio intenso. Mas como o
fazem, se não contam com a proteção de pêlos ou penas?
A ameaça à vida nas baixas temperaturas não é o frio,
mas o gelo. Já que células e corpos se compõem
primordialmente de água, o gelo pode ser letal porque
sua formação perturba o equilíbrio entre os fluidos
externos e internos das células, o que resulta em
encolhimento celular e dano irreversível a tecidos.
Os insetos desenvolveram múltiplas maneiras de evitar
congelamento. Uma estratégia é escapar de vez ao
inverno. Borboletas como a monarca migram para o sul.
Uma ótima solução, mas a capacidade é rara. A maioria
dos insetos permanece em seu habitat de origem, e
precisa encontrar outra forma de evitar congelamento.
Eles fogem ao gelo rastejando para buracos ou fendas por
sob a cobertura de neve ou linha de congelamento, ou,
como algumas larvas de insetos, hibernam nos fundos de
lagos que não se congelem de todo.
Mas muitos insetos e outros animais se defendem contra a
exposição direta a temperaturas abaixo de zero por meio
da engenhosidade bioquímica, ou seja, produzem
anticongelantes.
O primeiro anticongelante de origem animal foi
identificado décadas atrás no plasma sanguíneo de peixes
da Antártida, por Arthur DeVries, hoje na Universidade
do Illinois, e seus colegas. Os mares antárticos são
muito frios, com temperaturas da ordem de menos dois
graus. A água é salgada o suficiente para que se
mantenha líquida a alguns graus abaixo da temperatura de
congelamento da água fresca.
As abundantes partículas de gelo flutuando nessas águas
representam risco para os peixes porque, caso ingeridas,
podem iniciar formação de gelo nas tripas dos animais,
com consequências devastadoras. A menos que algo impeça
o crescimento dos cristais de gelo.
É isso que as proteínas anticongelantes dos peixes
fazem. Os tecidos e corrente sanguínea de cerca de 120
espécies de peixes pertencentes à família dos
Notothenioidei estão repletos de anticongelante. As
proteínas têm uma estrutura incomum de repetição que
permite que se conectem aos cristais de gelo e reduzam
para menos três graus a temperatura em que os cristais
de gelo crescem. Isso fica um pouco abaixo da
temperatura mais baixa do Oceano Antártico, e cerca de
dois graus acima da temperatura de congelamento do
plasma sanguíneo de peixes que não produzem o
anticongelante. Essa pequena margem de proteção tem
consequências profundas. Os peixes produtores de
anticongelante hoje dominam as águas antárticas.
A capacidade de sobreviver e prosperar em águas frígidas
impressiona, mas os insetos sobrevivem a temperaturas
muito mais baixas em terra. Alguns, como a pulga da
neve, ficam ativos até no inverno e são vistos saltando
sobre montes de neve em temperaturas de menos sete graus
ou mais baixas. Na verdade, esses insetos não são
pulgas, mas Collembolae, um inseto sem asas primitivo
capaz de saltar por longas distâncias usando a cauda.
Laurie Graham e Peter Davies, da Universidade Queen¿s,
em Kingston, Canadá, isolaram as proteínas
anticongelantes das pulgas de neve e descobriram que
elas também constituem uma estrutura repetitiva simples
que se aglutina ao gelo e impede que os cristais
cresçam.
As proteínas anticongelantes das pulgas de neve diferem
completamente das que foram isoladas em outros insetos,
como o besouro vermelho, que apresenta proteínas
anticongelantes por sua vez diferentes das encontradas
nas Choristoneurae, uma espécie de lagarta. E todos os
anticongelantes desses insetos diferem da espécie que
impede o congelamento dos peixes antárticos. O
anticongelante de cada espécie é uma invenção evolutiva
separada.
Mas a inovação dos insetos vai além dos anticongelantes.
Biólogos descobriram outra estratégia para enfrentar o
frio extremo. Alguns insetos simplesmente toleram o
congelamento.
Nas latitudes mais setentrionais, como o interior do
Alasca, as temperaturas de inverno caem a menos 50
graus, e a neve e temperaturas abaixo de zero podem
perdurar até maio. Nessas temperaturas extremas, a
maioria dos insetos vira picolé. O besouro upis, do
Alasca, por exemplo, congela em torno dos menos oito
graus. Mas ainda assim pode sobreviver mesmo se exposto
a temperaturas de menos 73 graus.
Para tolerar o congelamento, é crucial que os insetos
minimizem os danos do congelamento e do degelo. Os
insetos desenvolveram diversas substâncias protetoras.
Quando o inverno se aproxima, muitos desses insetos
produzem elevada concentração de glicerol e outras
moléculas de álcool. Elas não previnem o congelamento,
mas retardam a formação de gelo e permitem que os
fluidos que cercam as células congelem de modo mais
controlado, enquanto o conteúdo da célula não congela.
Para proteção máxima, alguns insetos árticos combinam
materiais protetores e anticongelantes. De fato, um novo
tipo de anticongelante foi recentemente descoberto no
besouro upis. Ao contrário das proteínas anticongelantes
de outros besouros, mariposas e pulgas de neve, o
produto do upis é um complexo açúcar de alta eficiência.
A necessidade de evitar o congelamento de fato foi mãe
de muitas invenções evolutivas. Essa nova descoberta
torna mais provável que tenhamos truques químicos a
aprender dos métodos de proteção contra o frio extremo
usados por insetos.
E a questão não envolve apenas entomologia ártica
esotérica. Um desafio persistente para a preservação de
órgãos humanos é exatamente o problema que esses insetos
resolveram - como congelar tecidos por um longo período
e depois degelá-los sem dano. Equipes de pesquisa agora
estão estudando como aplicar percepções ganhas no mundo
animal às salas de cirurgia.
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