Život ve zmrzlém stavu

Kryobiologie (z řeckého kryos – chlad) se zabývá schopností organismů přežít v mrazivých podmínkách, přičemž poznatky o stresových reakcích a přirozených adaptacích organismů využívá k jejich uchovávání v teplotách hluboko pod bodem mrazu.

Jedná se o relativně mladou vědu, jejíž začátky jsou spojeny především s popisem dějů, které probíhají v buňkách při nízkých teplotách.¹⁾ Pokusy zmrazovat buňky začínají teprve po skončení druhé světové války. V šedesátých letech vznikají specializovaná pracoviště a je založen časopis Cryobiology.

Vliv stresů, které způsobují poškození buňky během zmrazování, objasnil v roce 1965 americký biolog Peter Mazur. Buňky jsou mechanicky poškozovány vznikajícími ostrými ledovými krystalky a dehydratace buňky vede ke ztrátě buněčného turgoru, což znemožňuje zachování celistvosti buněčné membrány, a organismus ztrácí životaschopnost. Časté bývají i další typy poškození, například pokles respirace a fotosyntézy nebo ztráta membránového potenciálu.

Mnohé kryobiologické poznatky vycházejí z adaptací organismů na nízké teploty polárních a vysokohorských oblastí. V Arktidě, Antarktidě a ve vysokých nadmořských výškách žije řada organismů s vlastnostmi, které jim umožňují bránit se poškození velmi nízkými teplotami. Relativně častými obyvateli oblastí, kde teplota klesá pod bod mrazu, jsou poikilohydrické druhy bakterií, nižších rostlin a bezobratlých živočichů, které umějí přizpůsobit obsah vody ve svých buňkách vlhkosti v okolním prostředí. Kryobiologie je využívá k experimentálnímu studiu adaptace na poškození vyvolané nízkými teplotami. Podařilo se u nich identifikovat několik hlavních mechanismů přežití.