Negli esperimenti di microgravità alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), gli scienziati hanno rivelato che l'acqua superraffreddata contenente glicoproteine ​​antigelo accelera e fa oscillare il suo tasso di crescita dei cristalli di ghiaccio. Questo risultato apparentemente contraddittorio può portare a una migliore comprensione del misterioso effetto antigelo negli organismi viventi.

I pesci possono sopravvivere anche in ambienti sotto zero, come sotto i banchi di ghiaccio. I ricercatori hanno ipotizzato che quando le glicoproteine ​​contenute nel sangue dei pesci vengono assorbite sulla superficie dei cristalli di ghiaccio, frena la crescita dei cristalli di ghiaccio. La verifica delle funzioni di queste glicoproteine ​​richiede misurazioni precise dei normali tassi di crescita dei cristalli nel tempo. Eppure questo è difficile da fare sulla Terra a causa del flusso convettivo naturale attorno al cristallo in crescita indotto dalla gravità.

I ricercatori, guidato dal professore emerito dell'Università di Hokkaido Yoshinori Furukawa, sperava di utilizzare le condizioni di microgravità dello spazio per misurare con precisione i normali tassi di crescita delle facce di cristallo, poiché il flusso convettivo non si verifica in questo ambiente.

Per effettuare gli esperimenti sulla ISS, L'Istituto di scienza delle basse temperature dell'Università di Hokkaido e JAXA hanno sviluppato congiuntamente Ice Crystal Cell 2, un dispositivo per misurare la velocità di crescita dei cristalli di ghiaccio nello spazio. Una volta installato nel modulo sperimentale giapponese KIBO, gli esperimenti sono stati condotti controllando il dispositivo utilizzando segnali da terra.

I ricercatori hanno condotto 124 esperimenti, 22 dei quali si è ritenuto che avessero misurato con precisione i tassi di crescita dei cristalli di ghiaccio in acqua super raffreddata contenente un'impurità glicoproteica. I risultati hanno mostrato che le facce basali inferiori dei cristalli di ghiaccio sono cresciute da tre a cinque volte più velocemente che nell'acqua pura. I cristalli di ghiaccio hanno anche mostrato oscillazioni periodiche man mano che crescevano. "I risultati sono stati contrari a quanto previsto, poiché la glicoproteina ha effettivamente facilitato la crescita dei cristalli di ghiaccio, invece di frenarlo, " dice Ken Nagashima del gruppo di ricerca.

Che cosa, poi, spiega l'effetto antigelo della glicoproteina? I ricercatori hanno scoperto il complicato processo in cui le facce di cristallo piatto con alti tassi di crescita sono state troncate da facce con tassi di crescita più lenti, facendo sì che il cristallo poliedrico sia circondato da sole facce piatte con i tassi di crescita più bassi. Ciò ha comportato un notevole rallentamento della crescita dei cristalli di ghiaccio.

"I nostri risultati suggeriscono che la prevenzione del congelamento negli organismi viventi non può essere spiegata esclusivamente dall'effetto di depressione della crescita delle glicoproteine. In altre parole, il nuovo meccanismo che abbiamo osservato è essenziale per prevenire il congelamento degli organismi viventi, " dice Nagashima. "La funzione delle glicoproteine ​​nella crescita dei cristalli di ghiaccio è strettamente collegata al modo in cui i biopolimeri regolano la crescita di vari cristalli inorganici. Una migliore comprensione di questo può portare alla creazione di nuovi materiali, " Ha aggiunto.