חיפושיות הקרח של אלסקה ומלחמתן בקיפאון. איך הן מנצחות?

.
באיזורים קרים, ממלאים המכונאים את מערכות הקירור של המכוניות
בנוזלים שאינם קופאים בטמפרטורות שבהן מים הופכים לגבישי קרח.
מסיבות דומות, בעלי-חיים באיזורים קרים חייבים למצוא דרכים להימנע
מקפיאת הנוזלים שבתאים החיים המרכיבים את גופם. קפיאה כזאת
עלולה לבלום את תהליכי החיים, ולמעשה, הגבישים הקפואים עלולים
אפילו לפלח ולקרוע את קרומי התאים, דבר שמשמעותו היא מוות.
.
בעלי-חיים שונים מוצאים לעניין פתרונות שונים, אבל החיפושיות החיות
באיזור הקפוא באלסקה, נדרשות להתמודד עם מטלה נוספת: עליהן למנוע
היווצרות מעטה קרח על מעטה הכיטין שלהן, דבר שעלול לשתק אותן
ולבלום תהליכים של חילוף חומרים עם הסביבה.
.
למדענים האוספים את החומרים השונים שהטבע פיתח כדי לאפשר
לבעלי-חיים לחיות בטמפרטורות הנמוכות מאפס מעלות צלסיוס, נתקלו
באחרונה בחומר מונע קפיאה מסוג חדש לחלוטין, ש"המציאו" החיפושיות
החיות באלסקה. חומר זה מצליח למנוע היווצרות של שכבת קרח עבה
על מעטה הכיטין של החיפושית. מדענים סבורים שהבנה טובה יותר של
אופן הפעולה של החומר הזה, והרכבו, עשויה להוביל לפיתוח יישומים
תעשייתיים כגון ציפוי שימנע קפיאה של הכנפיים ומנגנוני ההיגוי במטוסים,
ועוד.
.
רוב החומרים הטבעיים נוגדי הקפיאה הם שילובים שמכילים בעיקר חלבונים
עם "זנבות" של מולקולות סוכר. אבל החומר נוגד הקפיאה החדש, שהתגלה
בחיפושיות אלסקה, מכיל מעט מאוד חלבון, אם בכלל, ולעומת זאת יש בו
מספר שרשרות של מולקולות סוכר. זו הפעם הראשונה שהתגלה חומר
נוגד קפיאה בעל מאפיינים אלה, ועקרונות הפעולה שלו שונים לחלוטין
מאלה של החומרים הרגילים.
.
.

.
מבנה המולקולה
.
.
כדי לאשר את המבנה המוצע של החומר נוגד הקפיאה החדש, בחנו המדענים
את המולקולות של החומר בתהודה מגנטית גרעינית. כך התקבלו רמזים על
הדרך שבה החומר פועל. מתברר שצד אחד של השרשרת המולקולארית של
החומר הוא הידרופילי ("אוהב מים"), ואילו הצד האחר הוא הידרופובי
("שונא מים").
.
המדענים מציעים כי החלק "אוהב המים" נקשר לגביש הקרח הראשוני,
הדק מאוד, ומשאיר חשוף את קצהו ה"שונא מים". קצה זה, הבולט כלפי
חוץ, מונע היצמדות של שכבות קרח נוספות (למעשה הוא "הודף את
הקרח"). כך נמנעת ההצטברות של שכבת קרח עבה על מעטה הכיטין
שלן החיפושית.
.
עם זאת, המבנה המדויק של החומר החדש עדיין לא פוענח. במחקרים
עתידיים, מקווים המדענים לפענח את הפרטים שנותרו לא ברורים, וכן
למצוא ולפתח דרכים לייצור של החומר, במעבדה.
.