La biostasi, o spesso chiamata "criptobiosi" nel mondo animale, è uno stato in cui le attività metaboliche di un organismo rallentano a un livello impercettibilmente basso. Alcuni animali sono in grado di indurre questo stato su se stessi e lo usano a loro vantaggio quando si trovano di fronte a minacce ambientali altrimenti fatali. A seconda del tipo di minaccia, queste specie richiedono diverse forme di criptobiosi per proteggersi dal pericolo.
La crioconservazione è il tentativo di imparare da questo modello della natura e di usarlo per conservare criogenicamente gli esseri umani dopo la morte legale. In questo modo, proteggiamo i corpi da circostanze altrimenti fatali per un periodo di tempo indefinito, fino a quando il sito rianimazione e il trattamento della causa sottostante non saranno possibili in futuro.
In questo articolo daremo un'occhiata ad alcune delle fortunate creature capaci di Biostasi naturale.
Tipi di biostasi e quali animali le utilizzano
La criptobiosi, alias biostasi, è uno stato metabolico in cui un organismo entra in risposta a condizioni ambientali altrimenti letali. Gli animali che sono in grado di entrare in criptobiosi interrompono tutti i processi metabolici nel loro corpo fino a quando le circostanze letali che li circondano (ad esempio, condizioni meteorologiche estreme) diventano nuovamente vivibili. La biostasi nel mondo animale è di diversi tipi, a seconda della minaccia. Vediamone alcune e scopriamo quale è quella da cui crionica può imparare di più.
Anidrobiosi
La forma di biostasi più studiata in natura è la cosiddetta anidrobiosi. Come suggerisce il nome, "anidro" significa "senz'acqua", protegge il suo ospite dall'estrema aridità. Si può osservare negli animali invertebrati (animali privi di spina dorsale) come una moltitudine di microanimali acquatici come i rotiferi bdelloidi, i tardigradi o i gamberi di salamoia, ma anche un tipo di insetto, una specie di chironomide.
Le ricerche hanno dimostrato che la maggior parte delle specie forma un tipo di zucchero chiamato "trealosio" quando entra in anidrobiosi. Si presume che questo zucchero svolga un ruolo importante nel proteggere l'organismo dall'essiccazione. Tuttavia, alcuni animali non producono alcuno zucchero, ottenendo comunque gli stessi risultati. È il caso dei rotiferi bdelloidi, che si pensa utilizzino proteine intrinsecamente disordinate per proteggersi.
Le lezioni apprese dall'anidrobiosi naturale sono state utilizzate sotto forma dei cosiddetti "vaccini a secco". Sebbene siano ancora in fase di sviluppo e non ancora utilizzati a livello commerciale, offrono molti vantaggi al momento della loro realizzazione. Grazie alla loro protezione dalla secchezza, non hanno bisogno di essere conservati al freddo come i vaccini normali. Inoltre, potrebbero eliminare la necessità di richiami, grazie al loro lento rilascio dopo l'applicazione.
Anche l'anidrobiosi è stata proposta come alternativa a criopreservazione, avendo riscontrato risultati simili nella protezione dei tessuti su piccola scala nei primi studi[1]. Tuttavia, non si prevede che la conservazione del corpo umano attraverso l'anidrobiosi sarà possibile a breve.
Anossibiosi
L'anossibiosi protegge i suoi ospiti dal soffocamento per mancanza di ossigeno.
Si trova nei vertebrati ectotermici e in alcuni invertebrati, come (ancora una volta) i gamberetti di salamoia, i copepodi di , i nematodi e le gemme di spugna. Quando entrano in questa forma di biostasi, questi animali possono sopravvivere in condizioni anossiche per mesi o addirittura decenni, se necessario.
Tuttavia, la ricerca del processo si è rivelata difficile, il che porta gli esperti a ritenere che non sia un'opzione praticabile per qualsiasi tipo di conservazione utile all'uomo.
Osmobiosi e chemiobiosi
Tra le prossime varianti, la chemiobiosi protegge le specie di tardigradi dalle tossine. Pur essendo molto utile in teoria, sono state raccolte pochissime informazioni su di essa, che la rendono poco più di una nota a piè di pagina nell'attuale ricerca sulla biostasi.
La stessa sorte tocca all'"osmobiosi", una forma di biostasi che si verifica come reazione degli organismi all'aumento della concentrazione di soluti. Questo fenomeno è stato osservato solo in creature che vivono in tali soluzioni, il che rende molto improbabile la sua utilità per le esigenze umane.
Criobiosi
Infine, ma non per questo meno importante, c'è la criobiosi, ovvero la protezione dalle basse temperature. Non dovrebbe sorprendere il fatto che questa sia la più simile e quindi la più interessante alla crionica.
La criobiosi può essere osservata nella salamandra siberiana, un animale molto grande rispetto a quelli che utilizzano altre forme di biostasi - un segno positivo per le applicazioni umane. La biostasi favorisce il congelamento dell'acqua e contemporaneamente impedisce la formazione di cristalli di ghiaccio, proteggendo le cellule dell'ospite da eventuali danni. L'animale può mantenere questa stasi per tutto il tempo necessario, finché non si trova nuovamente in condizioni più favorevoli.
Alcuni degli aspetti presenti nella criobiosi sono imitati da crionica con vari mezzi. Questi includono l'impiego di agenti crioprotettivi per prevenire la formazione di cristalli di ghiaccio e l'uso di temperature estremamente fredde fino al punto di vetrificazione per arrestare il metabolismo.
Stati simili alla Biostasi
Alcuni animali, soprattutto i mammiferi, ricorrono a tipi simili di protezione ambientale. Anche se a prima vista sembrano identici, non sono da mettere nella stessa categoria della biostasi.
Questi Stati includono:
- Il torpore, che funge da modello per il sonno criogenico ed è osservato nelle rane di legno e in una moltitudine di mammiferi.
- Ibernazione, che si presenta sotto forma di sonno profondo nei roditori e di sonno leggero negli orsi.
- Diapausa, un ritardo dello sviluppo in attesa di condizioni migliori, osservato in molti insetti.
La differenza principale tra questi e la biostasi è la potenza del loro effetto. Torpore, ibernazione e diapausa rallentano solo notevolmente i processi metabolici. La biostasi, invece, li blocca (quasi) completamente. Il sonno criogenico, proposto ad esempio per le missioni spaziali, è un concetto basato sullo stato di torpore dei mammiferi. Ciò significa che costringerebbe gli astronauti a entrare e uscire dallo stato più volte nel corso di missioni prolungate, poiché non è in grado di preservare completamente le funzioni corporee per più di qualche settimana.
Crioconservazione umana
La crioconservazione, invece, è una scienza basata sulla biostasi vera e propria, anziché sul "sonno freddo". Utilizzando le ricerche sulla biostasi presenti in natura, prima fra tutte la criobiosi, siamo in grado di conservare i corpi umani all'interno di dewar criogenici conservazione per un tempo indefinito.
Le procedure di crioprotezione e conservazione si sono continuamente evolute nel tempo e continueranno ad evolversi in futuro, man mano che gli scienziati condurranno ulteriori ricerche. Per perfezionare le nostre tecniche dobbiamo superare una moltitudine di sfide legate alla scala. In fondo, esiste una grande differenza nella scala e nella composizione corporea dell'uomo rispetto agli animali che utilizzano la biostasi. La maggior parte delle forme di biostasi si trova solo in creature microscopiche, mentre alcuni mammiferi più grandi sono capaci solo di stati di "sonno profondo".
Ciononostante, gli esseri umani hanno utilizzato con successo criopreservato per più di mezzo secolo e la ricerca ha dimostrato che fermare il metabolismo umano in questo modo funziona. Mettendo ulteriormente a punto i nostri metodi e ricercando rianimazione tecnologie, speriamo di vedere un giorno i nostri sforzi dare i loro frutti.
Conclusione
Lo studio dei processi naturali di biostasi e degli animali che li utilizzano può aiutarci a capire meglio come far funzionare la biostasi in modo efficiente per gli esseri umani. Le possibilità di utilizzo sono molteplici, dal criosonno nei viaggi spaziali alla biostasi in criopreservazione. Potremmo non possedere le stesse capacità biologiche delle aragoste, che possono entrare in biostasi ogni volta che ne hanno bisogno, ma va bene così. Siamo in grado di utilizzare le conoscenze acquisite osservando questi animali per fare nostre le loro tecniche.
Siete interessati a saperne di più su criopreservazione e sulla biostasi umana nel suo complesso? Non esitate a fissare una telefonata con noi e a porci tutte le vostre domande! Siamo felici di parlare con voi!
