Ibernazione
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Nel caso in cui soltanto alcune circoscritte affermazioni siano mancanti di fonti, è più opportuno il template {{citazione necessaria}}
L'ibernazione è una condizione biologica in cui le funzioni vitali sono ridotte al minimo, il battito cardiaco e il respiro rallentano, il metabolismo si riduce e la temperatura corporea si abbassa.
Indice |
[modifica] Ibernazione nel regno animale
Ricorrono all'ibernazione diversi tipi di invertebrati, ma anche anfibi, rettili, mammiferi come l'orso bruno, il tasso, la marmotta, in special modo in inverno nelle regioni fredde o temperate. L'ibernazione differisce dal letargo perché non è un vero lungo sonno: gli animali ibernati possono reagire a stimoli, seppure in modo torpido. L'adattamento permette a questi animali di sopravvivere in una condizione di ibernazione grazie all'alta concentrazione di sostanze nel circolo sanguigno che impediscono all'acqua di congelare. Come il liquido antigelo di un radiatore di automobile cosi' varie sostanze, come sali, urea, acido urico o altro, impediscono all'acqua presente nel plasma sanguigno e nel citoplasma di cristallizzare e di distruggere cosi' le membrane cellulari.
[modifica] Utilizzi in medicina
In chirurgia, si parla di ibernazione artificiale per l'abbassamento artificiale della temperatura corporea del paziente per ridurne i processi vitali durante particolari interventi chirurgici, nella fattispecie interventi di cardiochirurgia e neurochirurgia.
L'ibernazione in azoto liquido (meglio detta crioconservazione) è utilizzata per il trasporto d'organi destinati ad un trapianto. L'organo deperisce rapidamente e deve essere trapiantato entro 24 ore oltre le quali diventa inutilizzabile.
[modifica] Crioconservazione
In numerosi racconti di fantascienza l'ibernazione - vista come uno dei possibili metodi di animazione sospesa - è un importante espediente narrativo. Anche in alcune riviste[citazione necessaria], si teorizza la possibilità di ibernare un intero individuo prima della morte cerebrale in caso di coma irreversibile, oppure per evitare la morte a causa di un male incurabile, in attesa di future scoperte scientifiche in grado di fornire una cura, oppure per vivere una seconda vita, o ancora come metodo unidirezionale di viaggio nel tempo verso un'epoca futura e (ipoteticamente) migliore.
Secondo i sostenitori della crioconservazione, in futuro dovrebbe essere possibile sviluppare una tecnologia in grado di ripristinare completamente le funzioni vitali dei corpi ibernati. In questa ipotesi, al momento del risveglio il corpo riacquisterebbe il fisico che aveva prima della conservazione; ovvero, il tempo del congelamento non determinerebbe un invecchiamento. Anche se fossero passate decine di anni, l'età biologica del corpo sarebbe rimasta la stessa come gli anni di vita che può ancora avere.
[modifica] Limiti teorici alla crioconservazione
Il corpo scambia massa ed energia con l'esterno. Come sistema aperto, non risente del principio di aumento d'entropia che vale in quelli isolati. Tale principio associa l'età del sistema all'entropia ed esclude la possibilità del sistema di tornare alle condizioni di un'età più giovane (teorema del tempo). Comunque, l'ibernazione non è in grado di ringiovanire il corpo e quindi di allungarne la vita (con ibernazioni-ringiovanimenti dell'età biologica successivi); L'ibernazione non aumenta la durata della vita che resta la stessa possibile al corpo di un non-ibernato (80 anni di vita media, 120 per i più fortunati); ritarda l'invecchiamento senza rallentarlo e, se usata con ibernazioni successive, consentirebbe di vivere in epoche diverse.
È da tenere presente che la carne di un animale non può essere congelata in freezer più d'una volta pena la putrefazione del cibo; ciò desta sospetti sulla possibilità di ibernare a temperature molto inferiori un corpo.
Inoltre, singoli organi da trapiantare non durano in azoto liquido (a 200 gradi celsius sotto zero) più di 24 ore: ovvero al momento dello scongelamento per il trapianto, se sono trascorse più di 24 ore, cadono in putrefazione. Da notare che gli embrioni, anch'essi congelati in azoto liquido a circa -250° C (temperature dette criogeniche), non sopravvivono più di 5 anni; dopo 5 anni non hanno più possibilità di indurre una gravidanza se impiantati, e vengono distrutti. Non è chiaro come gli stessi organi dentro il corpo (non espiantati) in azoto liquido possano durare anni o secoli (anziché 24 ore).
L'aria è composta in prima aprossimazione dal 20% da ossigeno e al 80% di azoto. A meno di 200 atmosfere e 200 gradi sotto zero l'aria diventa liquida (analogamente azoto e ossigeno) e ha la proprietà di trasformare in vetro tutto ciò che vi viene immerso. L'azoto ha questa proprietà a seconda delle sostanze immerse. L'assenza di ossigeno impedisce reazioni chimiche di ossidazione(reazioni aerobiche) che facilitano la conservazione di reperti. La vetrificazione dei corpi ibernati ha finora vanificato le tecniche di scongelamento e ogni tentativo di riportare in vita un corpo ibernato. Non esiste al momento notizia documentata in letteratura scientifica di un corpo ibernato tornato in vita.
L'unione di azoto, di assenza di ossigeno e del freddo (i ghiacci conservano bene forme di vita e inorganiche) dovrebbe favorire la conservazione di ciò che viene ibernato. Anche la teoria termodinamica (terzo principio) afferma che è impossibile raggiungere lo zero assoluto perché ad esso corrisponde un entropia pari a zero (mentre l'entropia aumenta): si dice che l'entropia misura lo stato di disordine del sistema. Entropia nulla significa ordine, conservazione, reversibilità della trasformazione di congelamento ( con uno scongelamento che riporta l'ibernato alle condizioni che aveva un'istante prima dell'ibernazione). Lo zero assoluto non è raggiungibile per l'aumento d'entropia; il congelamento a temperature prossime allo zero assoluto come quelle dell'azoto liquido consente di minimizzare l'entropia e ad avere uno scongelamento con condizioni molto vicine a quelle del congelamento.
La realizzazione di una trasformazione reversibile come uno scongelamento simile al congelamento, ovvero che non alteri il corpo e gli anni che è ancora in grado di vivere, richiede una trasformazione quasi-statica, successione di stati infinitamente lenti, in pratica talmente lenti che il corpo non "ha memoria" (nemmeno fisicamente, non porta traccia) del periodo di ibernazione. Dovrebbero essere "infinitamente lenti" sia il congelamento sia lo scongelamento. Difficile dire quanti anni di congelamento e scongelamento richiederebbe una "trasformazione infinitamente lenta".
[modifica] Limiti della tecnologia
Per i sostenitori dell'ibernazione, il limite delle 24 ore al primo scongelamento e di 1 al numero delle ibernazioni, pena la putrefazione al momento dello scongelamento, è un limite della tecnologia attuale di scongelamento che potrà essere superato in futuro. Con le tecniche di congelamento attuali le cellule muoiono prima della stessa ibernazione. Una singola cellula o batterio creano una membrana antigelo che li protegge dalle basse temperature per un intero inverno; sotto i ghiacci, tuttavia, non sopravvivono più di un certo numero di anni, dopodiché si riproducono. Negli organismi pluricellulari non è così efficace questa resistenza all'ibernazione. Intorno a 270 gradi sotto zero è minima l'entropia, ma la cellula muore. Con una membrana antigelo che ne conserva la temperatura costante a +5°, rispetto a un'ambiente esterno molto più freddo, la cellula invecchia e può sopravvivere ibernata per un certo numero di anni. Sostanzialmente un sistema aperto come il corpo umano scambia energia ed invecchia. Immergerlo in azoto liquido significa farne un sistema isolato che è però di nuovo soggetto ad aumento d'entropia. Il congelamento serve a minimizzare questo aumento di entropia; per non uccidere la vita cellulare serve uno strato antigelo che protegga gli organi vitali (non l'acqua del corpo che può ghiacciare); finché la cellula è viva, invecchia e ciò limita gli anni che può restare ibernata. L'ibernazione allunga la vita cellulare nel senso che l'invecchiamento della cellula che si manifesta in 5-10 anni di ibernazione si verificherebbe in molto meno tempo nella vita a "temperatura ambiente". L'ibernazione non aumenta la vita residua della cellula dopo lo scongelamento.
