Tolerancia al congelamiento en insectos
Muchos insectos terrestres encuentran temperaturas bajas lo suficientemente sostenidas como para congelar sus fluidos corporales. Los insectos han empleado una variedad de estrategias para mitigar este riesgo, incluida la evitación (a través de la migración o la madriguera), la eliminación de agua congelable (deshidratación crioprotectora), y la modificación de la composición del fluido corporal para evitar la cristalización del hielo. Sin embargo, tal vez la estrategia de tolerancia al frío más sorprendente para los insectos es la tolerancia a la congelación, por lo que los insectos toleran la conversión de hasta el 82% de su agua corporal en hielo interno.
Para ser tolerante a la congelación, un insecto debe sobrevivir a la formación de hielo, mantener la función (o la capacidad de recuperación) mientras está expuesto al frío y recuperar la función después de la descongelación. La investigación de tolerancia a la congelación generalmente se ha centrado en los efectos del hielo en sí; sin embargo, las bajas temperaturas, independientemente de la formación de hielo, y la descongelación también plantean serios desafíos para la integridad celular.
Los insectos tolerantes a la congelación previenen o reparan el daño causado por las bajas temperaturas y el hielo, y preservan (o recuperan después del descongelamiento) los procesos celulares y orgánicos importantes para la supervivencia. La mayoría de los supuestos citoprotectores que pueden contribuir a estas estrategias se han identificado mediante la correlación de una acumulación de esas moléculas con la adquisición de tolerancia a la congelación, generalmente a través de estaciones. El glicerol y otros polialcoholes son los mejores crioprotectores de bajo peso molecular asociados con la tolerancia a la congelación.
Los insectos tolerantes a la congelación deben soportar los desafíos asociados con el enfriamiento (bajas temperaturas), la congelación (formación interna de hielo) y la descongelación. Para ello, los insectos tolerantes a la congelación controlan la calidad y cantidad de hielo, previenen o reparan el daño a las células y macromoléculas, administran los procesos bioquímicos mientras están congelados/descongelados, y restauran los procesos fisiológicos después del descongelamiento. Muchas de las moléculas que pueden facilitar la tolerancia a la congelación también son acumuladas por otros insectos tolerantes al desecado y el frío.
Si la reparación y la recuperación son energéticamente costosas, entonces los insectos tolerantes a la congelación manejen esas demandas de energía asegurando un suministro de energía adecuado, y reduciendo la demanda general de energía durante los procesos de congelación y descongelación, al suprimir el metabolismo (por ejemplo, en diapausa) y minimizar la necesidad de reemplazar/
reparar células y macromoléculas al protegerlas suficientemente durante la congelación y descongelación.
Probablemente, cuando la congelación ofreció una ventaja fisiológica, la tolerancia a la congelación se desarrolló en insectos que ya estaban adaptados a bajas temperaturas o desecación, o en insectos que podían soportar pequeñas cantidades de formación interna de hielo. Aunque la tolerancia a la congelación es una estrategia compleja de tolerancia al frío que ha evolucionado varias veces, quizás un enfoque centrado en el proceso (en combinación con técnicas apropiadas y organismos modelo) facilitaría la investigación basada en hipótesis para comprender mejor cómo sobreviven los insectos a la formación interna de hielo.