ปลาแช่แข็งไม่ตาย เพราะอะไร ทำไมปลาจึงอาศัยอยู่ในน้ำเย็นกว่าจุดเยือกแข็งได้?

เมื่อนำปลาไปแช่จนแข็ง แต่พอนำไปใส่ในน้ำอุณภูมิห้องปกติปลาฟื้นขึ้นมาได้ ปลาแช่แข็งไม่ตาย เป็นเพราะอะไร? ปลาบางชนิดทำไมอาศัยอยู่ในน้ำเย็นกว่าจุดเยือกแข็งได้?

มีคนทดลองเอาปลานิลเป็นไปใส่ในเครื่องควบคุมอุณหภูมิ -35 องศา หรือไนโตรเจนเหลว จนปลานิลนิ่งแข็งทื่อเหมือนปลาตาย แต่พอนำไปใส่ในน้ำอุณภูมิห้องปกติ แล้วปลาก็ฟื้นขึ้นมา ลอยน้ำได้เหมือนปลาเป็นๆ แล้วถ้านำสิ่งมีชีวิตอื่นไปแช่แข็ง แล้วจะฟื้นข้นมาได้เหรือ ปลาแช่แข็งไม่ตาย เพราะอะไร? ปลาบางชนิดทำไมอาศัยอยู่ในน้ำเย็นกว่าจุดเยือกแข็งได้? เรื่องนี้วิทยาศาสตร์มีคำตอบค่ะ

ปลาแช่แข็งไม่ตาย เป็นเพราะว่าปลาเป็นสัตว์เลือดเย็นที่มีโปรตีนที่มีกลไกลต้านการแข็งตัวอยู่ในเลือด หรือที่เรียกว่า "Antifreeze" ซึ่งเป็นโปรตีนที่หยุดการสร้างผลึกน้ำแข็งได้ จึงทำให้ปลาไม่แข็งตาย แต่พบในปลาบางชนิดเท่านั้นนะคะ ปลาบางชนิดหากแช่แข็งเป็นเวลานานอาจตายได้เช่นกัน

เมื่อปี ค.ศ. 1950’s นักวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ชื่อ Scholander เกิดความสงสัยว่าปลาที่อาศัยในน้ำทะเลที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง แต่ทำไมถึงไม่แข็งตาย เขาจึงได้ศึกษาเกี่ยวกับเรื่องนี้ ผลจากทดลอง ทำให้สันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ต้องมี "สารป้องกันการแข็งตัว" บางชนิดที่หมุนเวียนอยู่ในร่างกาย แต่ไม่มีใครรู้เลยว่ามันคืออะไร หรือทำงานอย่างไร

ต่อมา ในปี 1960’s นาย Arthur DeVries นักชีววิทยา สามารถแยกสารป้องกันการแข็งตัวออกมาได้ และพบว่ามันคือโปรตีนชนิดหนึ่งที่อยู่ในเลือด โปรตีนตัวนี้ทำหน้าที่เหมือนสารป้องกันการแข็งตัวของเลือด ทำให้ปลาที่ต้องอาศัยอยู่ในน้ำที่เย็นจัด อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งไม่แข็งตายค่ะ

ต่อมามีการค้านพบโปรตีนต้านการแข็งตัวชนิดใหม่ จึงมีการตั้งชื่อโปรตีนที่ค้นพบก่อนหน้านี้ว่า แอนตี้ฟรีซไกลโคเป็ปไทด์ หรือ antifreeze glycoproteins (AFGPs) เพื่อไม่ให้เกิดความสับสนกันกับ โปรตีนต้านการแข็งตัว AFPs โปรตีนต้านการแข็งตัวแต่ไม่ใช่ไกลโคโปรตีน ซึ่งค้นพบในปี 1970’s 

ปลาที่ถูกแช่แข็งไปแล้วแต่สามารถฟื้นคืนชีพขึ้นมา กลับมาว่ายน้ำได้เฉยเลย แต่ทำแบบนั้นกับมนุษย์ไม่ได้ เพราะมนุษย์เราเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทเลือดอุ่น ถ้าเอาไปแช่แข็งแบบนั้นเราจะตาย เนื่องจากมนุษย์ไม่มีสารต้านการแข็งตัว เมื่ออยู่ในจุดเยือกแข็งของเหลวในเซลล์จะกลายเป็นเกล็ดน้ำแข็งที่ทำลายเซลล์ เมื่อเซลล์จะถูกทำลายมากขึ้นเรื่อยๆ อวัยวะในร่างกายมนุษย์ก็จะหมดสภาพ การแช่แข็งมนุษย์จะใช้ในการเก็บศพเท่านั้น อย่างไรก็ตามโปรตีนต้านการแข็งตัว พบในปลาบางชนิดเท่านั้น ปลาบางชนิดอาจไม่มี่ นอกจากนี้ยังพบโปรตีนต้านการแข็งตัวในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่น เชื้อรา แบคทีเรีย พืช หรือแม้กระทั่งแมลงบางชนิดที่ต้องอยู่ในอุณหภูมิที่ต่ำมากๆ

การแช่เย็นอวัยวะที่ปลูกถ่าย คงเคยได้ยินเกี่ยวกับการปลูกถ่ายอวัยวะจากคนหนึ่ง ไปยังอีกคนหนึ่ง เช่น ตับ หรือไต ในการลำเลียงขนส่ง อวัยวะเหล่านั้นจะถูกแช่เย็นตลอดเวลา ซึ่งวิธีการนั้นค่อนข้างยุ่งยากพอสมควร ต้องแพคในน้ำแข็งและควบคุมอุณหภูมิที่ 2 องศาเซลเซียส เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเป็นผลึกน้ำแข็งขนาดเล็กขึ้นในเซลล์ ซึ่งหากอุณหภูมิลดต่ำลง ผลึกน้ำแข็งมันจะขยายขนาดใหญ่ขึ้น ทิ่มแทงผนังเซลล์ จนทำให้อวัยวะนั้นเสียสภาพไป และไม่สามารถทำงานได้อีก