Como esses animais congelam no inverno e depois voltam à vida?

Um professor da minha universidade, anos atrás, chocou sua turma com uma demonstração. Ele mostrou uma rã-da-floresta que ainda estava viva, mas congelada. Então, de repente, ele a jogou contra a parede. Todos se assustaram.

Momentos depois, ele explicou que não havia jogado a rã. Para efeito dramático, ele trocou o sapo por um pedaço de gelo. Mas o objetivo era ilustrar um ponto: que uma rã-da-floresta, de fato, congela tão solidamente quanto o gelo para sobreviver ao inverno. Em seguida, ela se descongela na primavera.

A rã-da-floresta é um dos animais que congela mais estudados no mundo. Quando as temperaturas caem no outono, ela se aninha nas folhas e deixa o frio penetrar em seu corpo até sucumbir totalmente – coração, cérebro e demais órgãos. Mas não é a única espécie que essencialmente morre e depois volta à vida.

Milhares de larvas de insetos congelam e descongelam, e algumas vão e voltam todos os dias, dependendo do clima. Tartarugas-pintadas jovens conseguem congelar sem os mesmos métodos que a rã-da-floresta. E depois há os tardígrados, que desidratam completamente e aguardam a primavera.

“A razão pela qual você congela é estender seu alcance mais ao norte ou mais alto, como o topo de uma montanha”, diz Kenneth Storey, professor de bioquímica da Carleton University em Ottawa, Canadá, que estuda a tolerância ao congelamento.

“Você pode conseguir um nicho melhor no mundo se puder congelar.”

Açúcares são fundamentais

 “Aqui está a rã-da-floresta, pulando. Então, o gelo vem do lado de fora”, exemplifica Storey. “Sua pele fica um pouco congelada e, em seguida, o gelo penetra na rã através das veias e artérias.”

A partir daí fica mais estranho. Os olhos da rã ficam vidrados, seu cérebro congela e o gelo empurra o sangue para o coração da rã antes que, eventualmente, também se torne sólido como uma rocha.

Essa transição requer grandes mudanças na bioquímica. As moléculas de microRNA da rã reorganizam as células para protegê-las de danos. O gelo, então, se forma lentamente ao redor dos órgãos e células. Ao mesmo tempo, o fígado da rã bombeia quantidades incríveis de glicose – um líquido xaroposo que age como anticongelante para os órgãos vitais – que se infiltra em todos os lugares, incluindo o interior das células, para evitar que se encolham e morram.

Então, na primavera, Storey diz, “o sol brilhará, a lama se formará, elas se aquecerão e derreterão”.

A extensão de seu congelamento varia. A rã-da-floresta no Alasca congela a 20 graus Celsius negativos. Outras na Carolina do Norte esfriam a -13 ºC. Mas os mecanismos são os mesmos. E eles também foram observados em outras rãs, incluindo a perereca litoria ewingii, a pseudacris crucifer e as acris, bem como em muitos insetos e larvas de insetos.

Mas não é a única maneira de os animais congelarem. De acordo com uma nova pesquisa publicada na revista Science of the Total Environment, os filhotes de tartaruga pintada congelam enquanto o microRNA reorganiza seu metabolismo de uma maneira que requer significativamente menos glicose do que as rãs-da-floresta. E quando adultas, elas não congelam tanto quanto prendem a respiração. As adultas hibernam debaixo d'água, na lama, onde podem sobreviver até quatro meses sem respirar.

As desvantagens do super-resfriamento

A palavra “supercool” é usada, às vezes, em referência à prevenção de congelamento abaixo de zero. Mas o verdadeiro super-resfriamento na natureza – e especialmente com órgãos humanos – vem com riscos, pondera Shannon Tessier, professor assistente da Harvard Medical School que estuda como a animação suspensa na natureza pode se traduzir em transplantes de órgãos humanos.

O gelo precisa de algo para se formar, também conhecido como agente nucleante, que pode ser tão pequeno quanto um pedaço de poeira ou uma molécula de colesterol. Mas se um inseto ou animal pode evitar a formação de cristais de gelo, seu sangue congelado permanece líquido. 

Isso é um grande “se”. Fora de um laboratório muito controlado, nosso mundo está cheio de agentes nucleantes, diz Tessier. Foi demonstrado que o esquilo terrestre do Ártico supera o congelamento, eliminando todos os núcleos potenciais para a formação de cristais. Mas isso não significa que ele super esfria ao extremo. E se o fizesse, o que Storey deixa claro que não, qualquer força externa ou um agente nucleador intruso transformaria o esquilo em um pedaço de gelo que não voltaria à vida.

“Manter um órgão em estado líquido tem muitas vantagens”, explica Tessier. “Mas se há sempre risco de formação acidental de gelo, é um problema que precisa ser resolvido.”

Esta é a razão pela qual muitas espécies que vivem em climas frios desenvolveram proteínas ou açúcares para ajudar a diminuir a temperatura de congelamento do sangue, permitindo que caiam abaixo de 0 ºC sem formar gelo. Algumas espécies de peixes marinhos possuem proteínas anticongelantes, enquanto muitos insetos usam açúcar.

Insetos diferentes desenvolveram desejos diferentes para atingir esse mesmo objetivo. As larvas da mosca eurosta solidaginis congelam solidamente no inverno quando está abaixo de zero e descongelam quando esquentam, mesmo ao longo de 24 horas. Por outro lado, elas permanecem líquidas durante o dia e a noite, diz Storey.

As larvas da mosca eurosta solidaginis usam açúcar como a rã-da-floresta para proteger suas células dos efeitos prejudiciais das temperaturas abaixo de zero. As larvas da mosca eurosta solidaginis usam açúcar para evitar o congelamento, essencialmente super resfriando até 37 graus Celsius negativos.

Desidratação para secar fresco

Tardígrados, os invertebrados microscópicos encontrados nos ambientes mais extremos da Terra, encontraram uma maneira simples de impedir que a água em suas células congele: eles apenas a expelem.

Humanos não podem fazer isso. Se uma pessoa perdesse até cinco por cento de sua água, ela morreria. Mas os tardígrados descarregam a água até que estejam quase completamente secos. Seus cérebros desligam, suas oito pernas se retraem e eles fogem do frio.

“Então, você pode mergulhá-los em nitrogênio líquido e eles estão bem”, conta Storey.

Com a mesma rapidez, porém, os tardígrados se recuperam. Dê-lhes água e eles se reidratam e voltam ao que conhecemos como vida. 

As rãs-da-floresta e outros animais que sobrevivem a condições extremas na natureza têm muitas aplicações na medicina, especialmente no mundo dos transplantes de órgãos, diz Tessier. Um coração humano, por exemplo, só pode existir fora do corpo por cerca de quatro horas.

“Esse tempo limitado causa restrições logísticas”, destaca. “Portanto, estamos tentando usar os princípios das rã-da-floresta com grandes quantidades de glicose e congelar um fígado, coração ou outro órgão inteiro, mantê-lo em animação suspensa, reanimá-lo com segurança e transplantá-lo.”