En los experimentos de microgravedad en la Estación Espacial Internacional (ISS), Los científicos revelaron que el agua sobreenfriada que contiene glicoproteínas anticongelantes acelera y hace oscilar su tasa de crecimiento de cristales de hielo. Este resultado aparentemente contradictorio puede conducir a una mejor comprensión del misterioso efecto anticongelante en los organismos vivos.

Los peces pueden sobrevivir incluso en entornos bajo cero, como debajo de témpanos de hielo. Los investigadores han planteado la hipótesis de que cuando las glicoproteínas contenidas en la sangre de los peces se absorben en la superficie de los cristales de hielo, frena el crecimiento de cristales de hielo. La verificación de las funciones de estas glicoproteínas requiere mediciones precisas de las tasas normales de crecimiento de los cristales a lo largo del tiempo. Sin embargo, esto es difícil de hacer en la Tierra debido al flujo convectivo natural alrededor del cristal en crecimiento inducido por la gravedad.

Los investigadores, dirigido por el profesor emérito de la Universidad de Hokkaido, Yoshinori Furukawa, esperaba utilizar las condiciones de microgravedad del espacio para medir con precisión las tasas de crecimiento normales de las caras de cristal, ya que el flujo convectivo no ocurre en este ambiente.

Para realizar los experimentos en la ISS, El Instituto de Ciencias de Baja Temperatura de la Universidad de Hokkaido y JAXA desarrollaron conjuntamente Ice Crystal Cell 2, un dispositivo para medir la velocidad del crecimiento de los cristales de hielo en el espacio. Una vez instalado en el módulo experimental japonés KIBO, Los experimentos se llevaron a cabo controlando el dispositivo utilizando señales desde el suelo.

Los investigadores realizaron 124 experimentos, de los cuales se consideró que 22 habían medido con precisión las tasas de crecimiento de los cristales de hielo en agua superenfriada que contenía una impureza de glicoproteína. Los resultados mostraron que las caras basales inferiores de los cristales de hielo crecieron de tres a cinco veces más rápido que en el agua pura. Los cristales de hielo también exhibieron oscilaciones periódicas a medida que crecían. "Los resultados fueron contrarios a lo esperado, como la glicoproteína en realidad facilitó el crecimiento de cristales de hielo, en lugar de frenarlo, "dice Ken Nagashima del equipo de investigación.

Qué, luego, explica el efecto anticongelante de la glicoproteína? Los investigadores descubrieron el complicado proceso en el que las caras planas de cristal con altas tasas de crecimiento eran truncadas por caras con tasas de crecimiento más lentas. provocando que el cristal poliédrico esté rodeado solo por caras planas con las tasas de crecimiento más bajas. Esto resultó en una gran desaceleración del crecimiento de los cristales de hielo.

"Nuestros resultados sugieren que la prevención de la congelación en organismos vivos no puede explicarse únicamente por el efecto de depresión del crecimiento de las glicoproteínas. En otras palabras, el nuevo mecanismo que observamos es esencial para evitar que los organismos vivos se congelen, ", dice Nagashima." La función de las glicoproteínas en el crecimiento de los cristales de hielo está estrechamente relacionada con la forma en que los biopolímeros regulan el crecimiento de varios cristales inorgánicos. Una mejor comprensión de esto puede conducir a la creación de materiales novedosos, "añadió.