Krionikos rekordų loterija vaikams

Kiekvienuose namuose yra šaldytuvas su šaldymo kamera, tad gan žema (apie -20°C) temperatūra yra pasiekiama beveik kiekvienam. Deja, ką nors užšaldžius ir atšildžius, dažnai rezultatas yra košė: vanduo šalant plečiasi, ir susidarantys vandens kristalai suardo ląsteles: užšaldyto kūno atgaivinti dažnai nebepavyksta. Yra išimčių, pvz., mikroskopinės apvaliosios kirmelės C. Elegans, turinčios tik 302 neuronus, puikiai išgyvena kriogeninę temperatūrą (bent jau iki -80°C), ir prisimena, ko buvo išmokusios prieš užšaldymą. Panašiai, Cucujus clavipes vabalas išgyvena po užšaldymo iki (-150°C). Kai kurie stuburiniai gyvūnai irgi išgyvena žemesnes už nulį temperatūras, pavyzdžiui, kai kurios varlės išgyvena bent 11 dienų užšaldytos -4 °C temperatūroje. Kai kurie žinduoliai, kaip kad arktinės žemės voverės išgyvena -2.9 °C temperatūroje daugiau nei 3 savaites (nors jų galvos ir kaklai išlieka 0 °C ar šiek tiek virš nulio).

Išlaikyti ląstelinę struktūrą, skirtingi gyvūnai naudoja įvairias medžaigas, kurios veikia kaip krioprotektoriai. Pavyzdžiui, varlės -- didina gliukozės koncentraciją, ir natūraliose sąlygose išgyvena iki 7 mėnesių temperatūrose žemesnėse už -18°C, Cucujus vabalai gamina antifrizinius baltymus (AFPs) ir glikolipidus (AFGL).

Pramoniniu būdu užšaldant produktus, yra naudojamas aukštas slėgis, nes šaldant vandenį aukštame slėgyje, sumažėja vandens plėtimasis, ir keičiasi ledo alotropinė forma. Pavyzdžiui, šaldant vandenį -23'C suspaudus 300 MPa slėgiu (toks slėgis būtų 30 km gylyje jūroje), formuojasi ledas III, kuris yra tankesnis už skystą vandenį (jo tankis 1.16 g/cm³, tuo tarpu kai vandens vandens tankis maždaug tame slėgje yra apie 1.13 g cm³), tad vietoje tūrio 8.33% išsiplėtimo normaliomis sąlygomis, formuojantis ledui gaunasi tūrio 2.65% susitraukimas.

Kita vertus, yra pastebėta, kad ultragarsas bei elektromagnetiniai laukai taip pat mažina ląsteles draskančių kristalų dydį: vietoje didelių kristalų, formuojasi daug mažų.

Kai kurie iš krioprotektorių, kaip kad glicerolis, eritrolis, ir kt. yra lengvai buityje prieinami saldikliai. Kitos medžiagos, kurios keičia vandens užšalimo charakteristikas, kaip kad sunkusis vanduo, druskos, ir įvairūs tirpikliai, kaip kad alkholis, yra irgi plačiai prieinamos.

Kai kurie krioprotektoriai yra toksiški, bet labai efektyvūs, pvz., naudojant glutaraldehido fiksažą, ir lėtai jį pakeičiant didėjančia etilen glikolio koncentracija iki 65% w/v kelių valandų bėgyje, mokslininkams pavyko užšaldyti zuikio smegenis iki -135 °C išlaikant nepakitusią neuronų ir sinapsių struktūrą.

Esant tokiai daugybei poveikio formų, visko gali būti, kad egzistuoja krioprotektorius ar poveikio kombinacija, kurios mes tiesiog nežinome, ir norint sužinoti, reikia atlikti įvairiausius bandymus, pasitelkiant vaizduotę apie vandens kaip tirpiklio elgesį jam užšąlant.

Besimokant biologijos, vaikų vaizduotė biologijoje ir chemijoje yra kur kas geresnė nei suaugusių žmonių, o problema yra aktuali visiems -- nuo tų, kurie susirgo nepagydomom ligom, iki tų, kurie nori keliauti į ateitį ir kitas žvaigždes -- kam žmogaus amžiaus ribotumas yra pagrindinė kliūtis.

Tad, vietoje to, kad turėtume pasyvią loteriją, kur už mus atsako likimas, galėtume sukurti loteriją, kur tie patys keli eurai nuperka sliekų (ar kokių kitų gyvių) dėžutę su temperatūros aktyvuojamu aliarmo signalu, skirtą šaldymo eksperimentams, kuriuose yra instrukcijos apie tai, kaip matuoti ir pateikti rezultatus į loterijos rezultatų sistemą. Pavyzdžiui, sliekai, kaip ir daugelis gyvūnų, neišgyvena žemesnėje už 0 °C temperatūroje, tačiau nieks nežino, ar pamaitinus juos tam tikru krioprotektoriumi jie išgyventų bent šiek tiek žemesnėje temperatūroje.

1. Nusipirktus sliekus reikia pamaitinti savo sugalvotu mišiniu.
2. Tuomet, užšaldyti, ir sulaukus signalo atšildyti.
3. Tie, kam pavyksta gauti naują žemiausios išgyvenimo temperatūros rekordą, laimi loterijos prizus. :)

Aišku, jūs turėsite etinių klausimų. Taip, ši idėja nėra etiškai nepriekaištinga, ji nepretenduoja tokia būti, ji tiesiog yra idėja, kuri turi potencialią naudą ir žalą, ir konkretūs implementacijos pasirinkimai padėtų juos optimizuoti. Pvz., galima būtų vietoje gyvių duoti ne-nervinių audinių pavyzdžius, tačiau tuo atveju reikėtų daugiau pagalvoti apie eksperimentų sąlygas ir taisykles.