Todo el mundo ha oído hablar de la hibernación del oso, ese letargo de varios meses en los que los osos se protegen del frío. Pero, ¿y si hubiera animales que fueran capaces de dar un paso más allá llegando a congelarse para superar el invierno? Esta suerte de criogenización es la que protagonizan animales como las ranas de madera, las ardillas terrestres árticas o los tardígrados, además de diversos insectos.
Congelarse para sobrevivir al invierno
La capacidad de adaptación de los animales a su entorno siempre es fascinante, cómo los organismos son capaces de sobrevivir en ambientes hostiles en condiciones meteorológicas extremas, ya sea en los desiertos más calurosos o en las zonas más frías del planeta. Ahora que empezamos a “congelarnos de frío” con la llegada del invierno resulta interesante comprobar cómo otros animales superan el frío glacial sin necesidad de poner la calefacción.
La rana de madera
La rana de bosque o rana de madera habita principalmente las tierras de Alaska y el norte de Canadá. Tiene un tamaño medio de cuatro centímetros pudiendo alcanzar los siete en algunos casos. Se trata de uno de los animales más estudiados de los que son capaces de congelarse en “estado sólido” y, no obstante, conseguir sobrevivir.
Mientras otros anfibios se sumergen o cavan madrigueras para evitar congelarse, la rana de madera permanece en la superficie pasando el invierno en una suerte de “criosueño”. ¿Y cómo logran congelarse a -20 grados centígrados y sobrevivir? Gracias a su singular organismo.
Por un lado, la rana de madera cuenta con una gran cantidad de nucleoproteínas en su torrente sanguíneo, unos compuestos que potencian la formación de hielo pero que, así mismo, evitan que el mismo se organice en forma de grandes cristales lo que dañaría las células.
Mientras el hielo empuja la sangre hacia el corazón, tanto el cerebro como el propio corazón se solidifican como una roca. Esta evolución de la rana con la llegada del invierno requiere que sus moléculas de microARN reorganicen las células para protegerlas de los daños: el hielo se forma alrededor del exterior de los órganos y de las células.
Los seres humanos carecemos de estas proteínas de nucleación que son las responsables de que el agua en la sangre se congele primero, mientras que el hielo succiona la mayor parte de agua de sus células. Pero no toda, ya que la carencia total de agua en las células las destruiría. ¿Y cómo se protegen las células?
La rana de madera sintetiza en su hígado grandes cantidades de glucosa al inicio de la congelación. La glucosa se concentra en el interior de las células, funcionando como una suerte de anticongelante, evitando que se congelen los fluidos celulares, protegiendo así a las células.
Así las cosas, las ranas de madera que han completado su proceso de congelación están muy deshidratadas, como en un estado de animación suspendida: no hay latidos del corazón ni actividad cerebral. Solo cuando suben las temperaturas, se descongela primero el corazón para que la circulación se reactive evitando daños en los demás órganos a medida que se descongelan.
¿Y qué es lo primero que hacen al descongelarse? ¿Cómo celebran las ranas de madera la llegada de la primavera? Con el ritual de apareamiento: una sinfonía de croares de las ranas macho que atraen a las hembras para completar el ritual.
Ardilla de tierra ártica
La hibernación de la ardilla de tierra ártica también es un proceso sorprendente. Son capaces de reducir su temperatura corporal a valores bajo cero evitando lesiones cerebrales y en el resto de órganos. Originarias de Alaska, Siberia y el norte de Canadá, logran superar el invierno reduciendo el flujo sanguíneo al cerebro en más de un 90%.
Para lograrlo se sumen en un sueño profundo —que puede llegar hasta los 8 meses— enterrándose casi un metro del suelo con una capa aislante de nieve encima. Inician así su propia criogenización reduciendo su temperatura corporal a valores que rozan los 3 grados bajo cero.
Un estudio del Departamento Fisiología y el Instituto de Investigación Cardiovascular de la Universidad de California en San Francisco analizó cómo los organismos han desarrollado mecanismos para tolerar la hipoxia severa o isquemia.
Este grupo de investigación estudió las “supercélulas” de las ardillas árticas conocidas como células precursoras neuronales (NPC) que pueden mantenerse sanas incluso cuando se enfrentan a situaciones de poco oxígeno, bajos nutrientes, agresores químicos externos, además de bajas temperaturas.
El objetivo final del estudio es poner en relación el comportamiento del organismo de la ardilla en estas situaciones de estrés y el del ser humano: conocer los mecanismos básicos que protegen las células en condiciones como el accidente cerebrovascular y el ataque cardiaco, cuando las neuronas y las células cardiacas se dañan o se mueren al cortarse el oxígeno.
Así pues, el estudio de animales con capacidad para congelarse como la rana de madera o la propia ardilla ártica podrían ser fundamentales también para el ser humano. Por un lado, se podría proteger a los pacientes que hayan sufrido un ataque cardiaco o un derrame cerebral y, por otro, se optimizarían los trasplantes de corazón u otros órganos al mejorar su animación suspendida: no hay que olvidar, en este sentido, que el corazón solo puede mantenerse fuera del cuerpo unas seis horas.
Otros animales que se congelan
Las crías de tortuga pintada también se congelan cuando los microARN reorganizan su metabolismo tal y como analiza un reciente estudio del Instituto de Bioquímica y del Departamento de Biología de la Universidad Carleton de Ottawa en Canadá: requieren mucha menos glucosa que las ranas de madera para realizar su hibernación. Por su parte, las tortugas adultas no se congelan, sino que contienen la respiración… ¡durante 4 meses!
En el caso de los insectos, las larvas de la mosca de las agallas son capaces de congelarse y descongelarse en periodos cortos de tiempo, incluso en el transcurso de apenas un día: llegan a congelarse si las temperaturas bajan de cero y “vuelven a la vida” cuando sube la temperatura durante el día.
Así mismo, los tardígrados, unos organismos invertebrados microscópicos —conocidos como osos de agua— han desarrollado capacidades increíbles para lograr sobrevivir en algunos de los entornos más extremos de la tierra. Y lo hacen gracias a la conocida como criptobiosis: mediante un proceso de deshidratación, pueden pasar de tener el habitual 85 % de agua corporal a quedarse con tan solo un 3 %.
Así, en “estado metabolismo indetectable”, pueden sobrevivir a temperaturas que oscilan entre los –20 °C y los 100 °C. Una investigación realizada por la bióloga italiana Tina Franceschi en 1948 llegó a observar como un tardígrado presentaba ligeros signos de movimientos tras ser rehidratada 120 años después de haber caído en estado de criptobiosis. No obstante, nuevos estudios sitúan en una década la supervivencia criptobiótica en los tardígrados más resistentes.
Y, por si fuera poco, hace quince años, la Agencia Espacial Europea realizó una serie de análisis para tratar de comprobar si los tardígrados podían ser capaces de sobrevivir en el espacio exterior, como así se demostró finalmente.