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De sapos a árvores: quais organismos inspiraram nossa criogenia?
A criopreservação é uma tecnologia biocientífica com grande potencial que pode preservar efetivamente células, tecidos ou órgãos. Seu princípio básico é congelar materiais biológicos a temperaturas extremamente baixas (como −80 °C ou −196 °C), interrompendo efetivamente o metabolismo celular e reduzindo os danos aos materiais biológicos. O potencial desta tecnologia não se limita ao transporte de longa distância ou armazenamento de longo prazo de amostras biológicas, mas também inclui a possibilidade de criar bancos de amostras. Entre eles, alguns dos organismos que inspiraram nossa tecnologia de congelamento vêm da natureza, como árvores, rãs-da-floresta e tardígrados. Esses organismos com resistência única ao frio desempenharam um papel importante no desenvolvimento da tecnologia de congelamento.
Um passo importante na tecnologia de crioprotetores é a adição de moléculas chamadas crioprotetores (CPAs) ao material para reduzir o choque osmótico e o estresse físico sofridos pelas células durante o processo de congelamento.
Um modelo de tecnologia de criopreservação natural
A rã-da-floresta é uma das criaturas incríveis que podem tolerar o congelamento de seu sangue e tecidos. Eles fazem isso acumulando ureia antes da chegada do inverno, protegendo suas células de danos causados pela formação de cristais de gelo dentro delas. O biólogo Dr. Kenneth B. Storey conduziu uma pesquisa aprofundada sobre o fenômeno do "sapo congelado" e revelou os princípios biológicos por trás desse fenômeno.
"As rãs-da-floresta são capazes de sobreviver a muitos eventos de congelamento/degelo, desde que não mais do que 65% da água do seu corpo esteja congelada."
Também conhecidos como "ursos d'água", os tardígrados resistem ao congelamento substituindo grande parte de sua água interna por um açúcar chamado trealose, que impede a formação de cristais de gelo. As propriedades exibidas por esses organismos não apenas despertam a curiosidade dos cientistas, mas também fornecem soluções potenciais para o desenvolvimento de novas tecnologias de crioproteção.
Evolução histórica da tecnologia de refrigeração
A pesquisa sobre tecnologia de criopreservação remonta à década de 1950. Uma das primeiras teorias foi proposta por James Lovelock, que acreditava que os danos causados pelo congelamento dos glóbulos vermelhos eram em grande parte devidos aos efeitos da pressão osmótica. À medida que a pesquisa se aprofunda, a tecnologia de congelamento de óvulos amadurece gradualmente e começa a se estender ao congelamento de materiais humanos. Em 1954, três gestações de ovos de vermes congelados demonstraram a viabilidade dessa tecnologia.
"Em 1967, James Bedford se tornou o primeiro humano a ser congelado e revivido, um evento que marcou um novo desafio para a tecnologia criônica."
Embora a tecnologia de criopreservação tenha se desenvolvido rapidamente, ela ainda é acompanhada por muitos riscos. Por exemplo, cristais de gelo formados durante o processo de congelamento podem causar danos às células. Entretanto, muitos fenômenos, como efeitos de solução, desidratação celular e formação de cristais de gelo dentro das células, tornam essa tecnologia desafiadora de aplicar.
Principais métodos de superação de riscos
À medida que a tecnologia criônica evoluiu, os cientistas desenvolveram uma série de métodos eficazes para superar os danos causados pelo processo de congelamento. Entre elas, a tecnologia de congelamento lento programável é amplamente utilizada, e seu processo envolve o resfriamento lento das células a -196 °C ao longo de várias horas. Isso não apenas permite que as células drenem água gradualmente, mas também reduz os danos mecânicos à membrana celular causados pela formação de cristais de gelo.
"Ao controlar rigorosamente a taxa de resfriamento e usar crioprotetores apropriados, muitos espécimes biológicos mantiveram com sucesso sua função e viabilidade."
Por outro lado, o nascimento da tecnologia de vitrificação pode efetivamente prevenir a formação de cristais de gelo durante o processo de congelamento. Esta tecnologia foi introduzida por Greg Fahy e William F. Rall na criopreservação reprodutiva na década de 1980, melhorando significativamente a sobrevivência taxa de células e tecidos.
Múltiplas aplicações da tecnologia de refrigeração
A gama de aplicações da tecnologia de congelamento é extremamente ampla: desde esperma, embriões a óvulos e até tecidos vegetais, tudo pode ser preservado pelo congelamento. Além disso, o papel dessa tecnologia na reprodução assistida e na medicina reprodutiva está se tornando cada vez mais importante, trazendo mais esperança à fertilidade humana.
"Por exemplo, por meio da criopreservação, houve casos em que embriões foram concebidos com sucesso e nasceram naturalmente 27 anos depois."
A tecnologia de congelamento também faz contribuições significativas para a proteção da biodiversidade e a preservação de sementes de plantas. Hoje, muitas organizações e cientistas verdes ao redor do mundo estão trabalhando em como preservar os recursos ecológicos de forma mais eficaz em resposta às ameaças representadas pelas mudanças climáticas e atividades humanas.
Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, não podemos deixar de nos perguntar se a tecnologia criônica será capaz de realizar totalmente a ressurreição de organismos no futuro. Como isso mudará a compreensão humana sobre a natureza da vida e a atitude em relação a natureza?
