background-image: url(/images/frio/frozen.jpg) background-size: cover class: left top # Frío --- # Frío El frío es un fenómeno que hace referencia a la temperatura baja y a la percepción de un individuo, por ello es subjetivo. Para el ser humano, la percepción de la temperatura se basa en la facilidad que tiene un determinado objeto para sustraer calor del individuo. Para dos objetos a una misma temperatura, una persona percibirá más frío a aquel que tenga más facilidad para extraerle energía en forma de calor. Eso es lo que hace que nos de frío tocar un trozo de metal y no un trozo de madera aunque estén los dos a la misma temperatura. --- # Sensación de frío La sensación de frío varía en cada persona según lo acostumbrada que esté a las bajas temperaturas, la región donde viva, o la estación del año. Generalmente es considerado frío en el ambiente a temperaturas menores de 10°C, y fresco por alrededor de los 15°C. Esa sensación se incrementa si hay viento. Si hay bastante humedad respecto a la temperatura, se puede ver el vapor de agua en nuestra exhalación. --- # Metabolismo y calor La mayoría de los organismos pueden desarrollar sus funciones vitales dentro de una horquilla de temperatura. Esto es así porque esas funciones dependen de reacciones bioquímicas, que no son lo suficientemente rápidas si la temperatura es menor que el límite inferior de ese rango térmico. Los animales han desarrollado dos estrategias diferentes para sobrevivir: adaptarse a la temperatura ambiental o producir calor para mantener una temperatura constante. --- # Homeotermos. Sangre caliente La termorregulación consume mucha energía química procedente de los alimentos para producir calor en ambientes fríos. Esto supone un enorme incremento del gasto calórico del individuo. Los mamíferos y las aves son los dos grandes grupos con mecanismo termorregulador. Algunos animales homeotermos pueden sobrevivir en condiciones de frío muy adversas como es el caso de los pingüinos. <figure><img src="/images/frio/sangre-caliente.jpg" width="40%"></figure> --- # Poiquilotermos. Sangre fría Son los animales que no disponen de mecanismos químicos para regular su temperatura corporal. Un ejemplo es el de los reptiles, que pasan largas horas al sol para conseguir la temperatura necesaria para que su metabolismo funcione. <figure><img src="/images/frio/lagartija.jpeg" width="70%"></figure> --- # Sangre caliente vs sangre fría Los reptiles y anfibios no gastan energía en producir calor, por lo que pueden estar largos periodos sin alimentarse. Por ejemplo, una serpiente puede estar meses sin comer. Los mamíferos y aves necesitan alimentarse diariamente para producir ese calor, o para producir capas de grasa aislante que reduzca la pérdida de calor interno. Algunos animales de sangre caliente son capaces de permanecer en hibernación manteniendo el metabolismo al mínimo. <figure><img src="/images/frio/mapa-termico.jpeg" width="60%"></figure> --- background-image: url(/images/frio/esquimales.jpeg) background-size: cover class: center top # El frío y el ser humano --- # Resfriados Nos resfriamos más en invierno que en verano. Esto es así porque el rinovirus, que ocasiona los constipados, no es capaz de reproducirse a 37°C, la temperatura que suele presentar el interior del cuerpo, pero sí cuando la temperatura oscila entre 33°C y 35°C. Esa es la temperatura de las cavidades nasales cuando nos exponemos durante un tiempo largo al frío. Eso explica por qué podemos resfriarnos en verano si abusamos del aire acondicionado o por qué hacer vahos ayuda a frenar el resfriado. <figure><img src="/images/frio/vahos.jpeg" width="50%"></figure> --- # El frío es contagioso Hace unos años se demostró que basta mirar un vídeo de una persona introduciendo las manos en agua con cubitos de hielo para sentir frío en nuestro propio cuerpo. Ese efecto empático es tan potente que la temperatura de las manos del observador puede bajar de golpe varios grados. Sin embargo, con el calor no existe ese mimetismo fisiológico. <figure><img src="/images/frio/mano-hielo.jpg" width="70%"></figure> --- # Tiritera Tiritar es una respuesta automática que se regula en una zona del cerebro. Esa zona valora el nivel de frío que se detecta a través de la piel y decide cuándo empieza a temblar el cuerpo y disminuye el flujo de sangre hacia la dermis para reducir la pérdida de calor. De ahí que palidezcamos de frío. La tiritera provoca contracciones repetidas de las fibras musculares que causan gasto de energía química. En la producción de esa energía también se libera energía térmica. <figure><img src="/images/frio/tiritando.jpeg" width="40%"></figure> --- # Mujeres y frío Por lo general, las mujeres tienen una menor tolerancia al frío en comparación con los hombres. Podría deberse a que las mujeres tienen una tasa metabólica en reposo más baja, con lo cual generarían menos calor metabólico. Pero si la sensación de frío se da de forma repentina y prolongada, incluso en días cálidos, podría deberse a un problema de salud subyacente. Por lo que en ese caso sería recomendable consultarlo con el médico. <figure><img src="/images/frio/mujer-frio.jpeg" width="50%"></figure> --- # Enfermedades y frío Hay varias enfermedades en las que el frío es un síntoma habitual, como por ejemplo, la diabetes, la enfermedad de Rynaud, problemas con el tiroides o la circulación... <figure><img src="/images/frio/manos-frias.jpeg" width="70%"></figure> --- background-image: url(/images/frio/animales-plantas.jpeg) background-size: cover class: left top # Frío y otros organismos --- # Congelación La congelación en el proceso por el que el agua cristaliza formando cristales hielo. Los seres vivos suelen morir de frío cuando se llega a las temperaturas de congelación del agua ya que los cristales de hielo dañan las estructuras celulares. <figure><img src="/images/frio/cristal-hielo.jpg" width="70%"></figure> --- # Bacterias y hongos Hay bacterias capaces de sobrevivir y desarrollarse sin problemas por debajo de los 0°C. *Polaromonas vacuolata* es capaz de sintetizar proteínas que inician procesos térmicos y fisiológicos para evitar que el agua en su interior se congele. Esto le permite sobrevivir y colonizar ambientes como por ejemplo las aguas de la Antártida. Se ha visto que llega a soportar temperaturas de -12°C. <figure><img src="/images/frio/antartida.jpg" width="40%"></figure> --- # Bacterias y hongos A ese tipo de organismos se les denomina sicrófilos y son uno de los grupos que ha centrado más la atención de los investigadores en los últimos años. Se clasifican en: - sicrófilos estrictos, si pueden crecer a 0°C, presentan una velocidad de crecimiento óptima a menos de 15°C y no pueden crecer a temperaturas mayores de 20°C - sicrófilos facultativos, que pueden crecer a 0°C pero que presentan temperaturas óptimas superiores a los 15°C --- # Bacterias y hongos Los microorganismos sicrófilos pueden encontrarse dentro de muchas familias de microorganismos. Y son los responsables de que los alimentos se deterioren durante los procesos de refrigeración o congelación. En el caso de las carnes se trata principalmente de bacterias mientras que en verduras y hortalizas suelen ser hongos. Algunos de ellos pueden resultar patogénicos para los humanos cuando se consumen esos alimentos. --- # Plantas Las plantas han evolucionado para hacer frente al frío. Muchas plantas adquirieron esas características mucho antes de toparse por primera vez con temperaturas de congelación. Las plantas que viven en la tundra pueden soportar temperaturas invernales inferiores a menos 15 grados Celsius. Las plantas no pueden huir del frío ni generar calor. Su principal enemigo es el hielo. --- # Plantas La congelación y descongelación provoca burbujas de aire que se forman en el sistema de transporte interno de agua de la planta. Si se junta un número suficiente de estas burbujas de aire, cuando el agua se descongela pueden bloquear el flujo de agua desde las raíces hasta las hojas y matar a la planta. Para evitarlo algunas plantas, como nogales y robles, dejan caer sus hojas antes de que llegue el frío del invierno, cerrando de manera efectiva el flujo de agua entre las raíces y las hojas. <figure><img src="/images/frio/nogal.jpg" width="50%"></figure> --- # Plantas Otras, como abedules y álamos, tienen células de transporte de agua más estrechas, lo que hace a las partes de la planta que llevan agua menos susceptibles a la obstrucción durante la congelación y descongelación. Por último, otras plantas están moribundas en invierno y sus raíces vuelven a brotar o comienzan a crecer como nuevas plantas a partir de semillas cuando las condiciones son adecuadas. <figure><img src="/images/frio/xilema-floema.jpeg" width="50%"></figure> --- background-image: url(/images/frio/laboratorio-frio.jpg) background-size: cover class: center bottom # Técnicas que utilizan el frío --- # Criogenia La criogenia es el conjunto de técnicas utilizadas para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno (-195,79°C) o a temperaturas aún más bajas. Esa temperatura se alcanza sumergiendo la muestra en nitrógeno líquido. El uso de helio líquido permite alcanzar −268,93 °C. --- # Criogenia Se denomina erróneamente criogenia a la *criónica* o *criopreservación*, que es el conjunto de técnicas utilizadas para preservar, utilizando muy bajas temperaturas, personas legalmente muertas, o animales, para una posible reanimación, cuando la ciencia y la tecnología futura puedan remediar toda enfermedad y revertir el daño debido al proceso de criopreservación. --- # Criogenia En los Estados Unidos existen compañías que se dedican a la criopreservación de cuerpos o cabezas humanas de personas enfermas para reanimarlas cuando el conocimiento científico sea el adecuado <figure><img src="/images/frio/reanimator.jpeg" width="70%"></figure> --- # Walt Disney La criogénesis comenzó a desarrollarse poco después de su muerte. Y él, por su popularidad, fortuna y mente abierta a las innovaciones, era un candidato ideal para ese tipo de *avances*. Pero al morir de cáncer de pulmón fue incinerado y enterrado en un nicho propiedad de su familia. En realidad, el primero en ser criogenizado fue James Bedford, un millonario estadounidense afectado por un cáncer incurable para los medios de su época. <figure><img src="/images/frio/disney.jpeg" width="50%"></figure> --- # Criopreservación La criopreservación *real* es el proceso en el qué células o tejidos son congelados a muy bajas temperaturas, entre -80°C y -196°C, para disminuir las funciones vitales y mantenerlos en condiciones de vida suspendida. A esas temperaturas, cualquier actividad biológica, incluidas las reacciones bioquímicas que producirían la muerte de una célula, quedan efectivamente detenidas. Los métodos de criopreservación buscan alcanzar bajas temperaturas sin causar daños adicionales causados por la formación de hielo durante la congelación. --- # Criopreservación La criopreservación tradicional se basa en recubrir el material a congelar con un sustancias denominadas crioprotectores. Se investigan constantemente nuevos métodos debido a la toxicidad inherente de muchos crioprotectores​. <figure><img src="/images/frio/criopreservacion.jpg" width="50%"></figure> Hay que considerar que, por lo general, la criopreservación altera o compromete la estructura y función de las células a menos que se demuestre lo contrario en una población celular particular. --- # Criopreservación Aunque recientemente se han desarrollado técnicas que permiten mejorar su efectividad aunando el uso del crioprotector **dimetil sulfóxido** (DMSO) y la técnica de tomografía axial computarizada (TAC). De modo que es posible conocer en tiempo real a qué temperatura se encuentra el sistema que se pretende criopreservar y qué cantidad de crioprotector hay en él. Esto es así porque el TAC permite medir la concentración de DMSO dentro del tejido porque es capaz de distinguir el azufre. <figure><img src="/images/frio/dmso.png" width="50%"></figure> --- # Embriones La congelación se lleva a cabo con embriones sobrantes de un tratamiento de reproducción asistida. De esta forma, las pacientes podrán en un futuro someterse a la transferencia de más embriones o podrán donarlos, tanto para otras parejas como para la investigación. Debe realizarse preferentemente cuando los embriones presentan 2,4,8 células, porque que la respuesta de la célula al procedimiento varía durante el ciclo celular. <figure><img src="/images/frio/4-celulas.jpg" width="50%"></figure> --- # Embriones En células que están en división, con el huso mitótico ensamblado, se pueden provocar daños a nivel cromosómico, ya que las bajas temperaturas afectan a dicho uso. <figure><img src="/images/frio/mitosis.jpg" width="70%"></figure> --- # Ovocitos Es el material más sensible a la criopreservación. Los ovocitos sobreviven poco y mal a la congelación convencional, siendo la tasa de gestación por ciclo de descongelación solo del 10%. La tasa de implantación de los embriones conseguidos a partir de ovocitos criopreservados será de un 5% aproximadamente, por lo que hacen falta unos 60 ovocitos por gestación. <figure><img src="/images/frio/donacion-ovulos.jpg" width="50%"></figure> --- # Vitrificación La vitrificación es la técnica actual con la que se preserva la fertilidad. A diferencia de la congelación tradicional, permite preservar los óvulos sin mermar su calidad. La vitrificación (o congelación ultrarápida) permite tasas similares en tratamientos de reproducción asistida con óvulos frescos y congelados. --- # Vitrificación La vitrificación también requiere la adición de crioprotectores, pero estos permiten un mayor grado de supervivencia celular durante la congelación, al reducir el punto de congelación y proteger la membrana celular de las lesiones causadas por la congelación. Con los crioprotectores se llega a un estado de hielo amorfo, que es como un *líquido sólido*. <figure><img src="/images/frio/vitrificacion.png" width="60%"></figure> --- # Tardígrados Fueron descritos por primera vez hace más de 300 años. Se pensó que eran pequeños insectos o microbios complejos. Posteriormente se descubrió que eran animales. Se trata de los animales más resistentes de la Tierra. Estos *ositos de agua* son capaces de resistir la completa desecación hasta 10 años, sobrevivir al vacío espacial o salir airosos de hasta 150 grados de temperatura. <figure><img src="/images/frio/tardigrados.jpg" width="50%"></figure> --- # Tardígrados Gracias a los últimos estudios, se ha descubierto que poseen proteínas exclusivas que les permiten llevar a cabo esas proezas. Eso abre el camino a la investigación para intentar simular ese comportamiento en las células o tejidos a preservar mediante ingeniería genética y técnicas de ADN recombinante.