冰冻生物学

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冰冻生物学

对器官移植手术来说，最大的困难莫过于时间压力：由于器官保存的时间太短，医生们不得不接受一些对患者并不是很合适的器官。器官保护专家认为，肾脏移植中，只有5%是非常合适的。尽管其他的也是合适的，但并不是完全合适。肝脏和心脏保存的时间这么短，我们只有等移植后才能知道其适合与否。

冰天雪地中，一只棕色的小山蛙在几米深处被冰困住，蜷曲着，它被冻僵了，它的心脏停止了跳动，它的呼吸也终止了。但是当太阳又一次溶解池塘，山蛙也被解放了，它身上的冰融化了，它的心脏又开始了跳动，血液又开始了循环。它狠命地呼吸着空气，似乎僵死的那段时间只是个小小的插曲。

山蛙是怎样成功地以冰冻的方式存活的呢？罗马尼亚科学家鲁宾斯基等人在冰冻和融解山蛙时做了磁共振记录。结果他们发现：当一只山蛙被冰冻时，它的肝脏产生了大量的葡萄糖，这在血液中起到了防冻剂的作用。在冰冻的山蛙中产生的葡萄糖是正常人体中葡萄糖的100倍，而且脑和肝脏、心脏中糖的浓度达到了最高。青蛙冰冻的顺序是慢慢地从外部到内部关键器官，肝脏、心脏和脑是身体冰冻的最后几个部分；而融化时则从里到外。显然，如果动物的手足先开始解冻，它们将被冻坏，因为心脏和肺在那时还处于冰冻状态，还不能提供血和氧气；青蛙的幸存依赖于部分的细胞脱水。当冰形成在细胞膜外，细胞开始脱水直到里面溶质的浓度和外面液体的一样，但是这会增加细胞内葡萄糖的浓度，它能防止细胞内的水结冰。

冰冻显微镜看起来象一个普通的显微镜，带有一个目镜和一个试片平台。这个显微镜的关键之处是平台的一头连接着池槽中的液氮，它能把温度降到—160℃，另外一头接近体温。一个小马达把试片在台子的两头移动，这样，试片的温度就能在这头和那头之间改变200℃。

一台摄象机通过显微镜记录的所有活动，在几步远处的电视上显示出来：在试片冷的那头，冰从红色的血细胞中汹涌而出，滚动在它们上面，像致命的泥流，把细胞压碎在平台上，使它们陷在冰刀片狭窄的空间里，有些血细胞被拉长了，有一些被扯开了。但是，当鲁宾斯基加了一些丙三醇溶剂去降低幻灯片上血的冰点时，冰晶体从尖锐的刀片变成了一些羽毛状的分支，当冰呈现这个样子时，它就不是很危险了。

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