Trong tự nhiên, khả năng này không phải phép màu mà là kết quả của những cơ chế sinh học đặc biệt. Một số loài động vật có thể chịu được việc nước trong cơ thể kết tinh thành băng, trong khi những loài khác rơi vào trạng thái gần như ngừng mọi hoạt động sống để vượt qua điều kiện khắc nghiệt.
Khi nhiệt độ tăng hoặc môi trường thuận lợi trở lại, chúng có thể phục hồi. Tuy nhiên, không phải mọi loài chịu lạnh đều thực sự đóng băng và khả năng sống sót còn phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian cũng như đặc điểm của từng loài.
Một ví dụ nổi tiếng là ếch gỗ Bắc Mỹ (Lithobates sylvaticus), sinh sống tại những khu vực lạnh giá ở Canada và Alaska. Vào mùa đông, cơ thể chúng có thể đóng băng một phần đáng kể, với khoảng 65–70% lượng nước toàn thân chuyển thành băng trong những điều kiện nhất định. Tim ngừng đập, hô hấp dừng lại và con vật không còn biểu hiện vận động. Điều đáng kinh ngạc là khi mùa xuân đến, băng tan, tim đập trở lại và ếch tiếp tục hoạt động như bình thường.
Ếch gỗ có thể sống sót qua mùa đông nhờ khả năng chịu đóng băng đặc biệt. Ảnh: agrinewz.com
Bí quyết nằm ở khả năng tự tạo “chất chống đông” sinh học. Khi nhiệt độ giảm, ếch gỗ tích lũy lượng lớn glucose trong máu và các mô, đồng thời sử dụng những cơ chế bảo vệ tế bào khác. Băng chủ yếu hình thành ở khoảng gian bào thay vì bên trong tế bào, nơi tinh thể băng có thể gây tổn thương nghiêm trọng. Quá trình trao đổi chất cũng được điều chỉnh để cơ thể chịu đựng thời gian dài thiếu oxy và tuần hoàn máu. Khi tan băng, các chức năng sinh lý dần phục hồi.
Một sinh vật khác có khả năng tồn tại phi thường là gấu nước, hay bọ gấu nước (tardigrade), động vật tí hon thường dài chưa đến một milimét. Khi gặp điều kiện bất lợi như khô hạn hoặc lạnh sâu, một số loài có thể bước vào trạng thái tiềm sinh, giảm hoạt động trao đổi chất xuống mức cực thấp.
Năm 2014, các nhà khoa học Nhật Bản làm tan mẫu rêu Nam Cực được thu thập từ năm 1983 và phục hồi thành công những con gấu nước đã được bảo quản đông lạnh hơn 30 năm. Một số cá thể sau đó còn sinh sản. Tuy nhiên, khả năng chịu đông lạnh khác nhau giữa các loài và không có nghĩa gấu nước có thể sống sót trước mọi mức nhiệt độ hay điều kiện môi trường.
Gấu nước dưới kính hiển vi điện tử, một trong những động vật nổi tiếng với khả năng chịu đựng điều kiện khắc nghiệt. Ảnh: lemonde.fr
Không chỉ có ếch và gấu nước, năm 2021, các nhà nghiên cứu còn báo cáo việc phục hồi một loài trùng bánh xe bdelloid từ lớp băng vĩnh cửu Siberia có niên đại khoảng 24.000 năm. Sau khi được làm tan băng, sinh vật hiển vi này hoạt động trở lại và tiếp tục sinh sản trong phòng thí nghiệm. Phát hiện cho thấy một số động vật có thể tồn tại trong trạng thái đông lạnh lâu hơn nhiều so với tuổi thọ thông thường của chúng.
Những sinh vật này đang giúp các nhà khoa học tìm hiểu cách bảo vệ tế bào trước tinh thể băng, hạn chế tổn thương do thiếu oxy và khôi phục hoạt động sinh học sau thời gian dài bất động. Nghiên cứu đó có thể đóng góp cho công nghệ bảo quản mô, tế bào và các ứng dụng y sinh trong tương lai.
Dù vậy, khả năng “đóng băng rồi sống lại” của động vật khác xa việc đông lạnh rồi hồi sinh con người như trong phim khoa học viễn tưởng. Hiện nay, chưa có phương pháp đông lạnh toàn bộ cơ thể người rồi hồi sinh thành công. Những sinh vật nhỏ bé này vẫn đang hé lộ các bí mật của sự sống mà khoa học chưa giải đáp hết.
