一二三木頭人

生活科學趣談

影片中的這隻沙螽生活在紐西蘭南島的高山地區,在冬季低溫下的生存策略並非是採取防凍措施(ex.啟動將肝糖分解為甘油或提高體液中海藻糖、葡萄糖濃度的抗凍劑機制)。紐西蘭沙螽在冬季-10°C的溫度下,其實體內約有85%的水會結凍,這是已知所有動物在體內含有最高冰含量仍能存活的物種[wiki] 。牠們是藉由提高凍結容忍的能力來越冬,雖然冰凍對於動物細胞往往是致命的,然而細胞外的冰晶其實是可以耐受的,只要細微的冰晶不持續擴大而越過細胞膜在細胞內結凍,組織就不會被破壞。抗凍蛋白(Antifreeze proteins)就是扮演其中的關鍵角色,藉由其與小冰晶的結合,來阻止冰晶體積的持續生長。

精確的機理目前尚未明朗,個人猜測或許與重複型健膚熱包其中那個扳動片的機制有關。結晶核一旦藏入表面凹陷的窩洞內時,基於熱力學的機制就不利於晶體的生長,因為長晶必須從外凸的尖銳處長起。

所以當抗凍蛋白吸附在冰晶表面時,它就能抑制冰晶外的水分子與冰晶的結合,從而達到避免晶體持續擴大。如此即可避免細胞外環境變得高滲而從細胞內部吸取水分,導致細胞收縮造成損傷,並且也可避免長大的冰晶施加在細胞膜上的物理應力而造成細胞的破壞性變形。

結論:面對困境時,生命常能為自己找到出路