Cryobiology là ngành sinh học nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến sinh vật trong nhiệt lạnh hoặc trái đất. Từ cryobiology có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp κρῧος [kryos], “lạnh”, βίος [bios], “life”, và λόγος [logos], “word” (vì thế khoa học). Trong thực tế, cryobiology là nghiên cứu vật liệu sinh học hoặc các hệ thống ở nhiệt độ dưới mức bình thường. Vật liệu hoặc hệ thống nghiên cứu có thể bao gồm protein, tế bào, mô, cơ quan, hoặc toàn bộ cơ thể. Nhiệt độ có thể dao động từ điều kiện nhiệt độ vừa phải đến nhiệt độ lạnh.
Các lĩnh vực nghiên cứu
Có thể xác định được ít nhất sáu lĩnh vực sinh học chính: 1) nghiên cứu thích ứng lạnh các vi sinh vật, cây trồng (lạnh), động vật, động vật không xương sống và động vật có xương sống (kể cả ngủ đông), 2) bảo quản lạnh các tế bào, mô, giao tử, và phôi có nguồn gốc từ động vật và người (y tế) để lưu trữ lâu dài bằng cách làm mát đến nhiệt độ dưới điểm đông của nước. Điều này thường đòi hỏi phải bổ sung các chất bảo vệ tế bào trong quá trình đông lạnh và làm tan đá (bảo vệ lạnh), 3) bảo quản các cơ quan trong điều kiện hạ nhiệt, cấy ghép, 4) đông khô (làm khô bằng đông dược), 5) phẫu thuật lạnh, (xâm lấn) phương pháp tiếp cận để tiêu hủy các mô không lành mạnh sử dụng các loại khí / chất lỏng cryo, và 6) vật lý của quá trình làm lạnh, làm đá / tăng trưởng và các khía cạnh cơ khí của truyền nhiệt trong quá trình làm lạnh và hâm nóng, như áp dụng cho các hệ thống sinh học. Cryobiology bao gồm cryonics, bảo quản nhiệt độ thấp của con người và động vật có vú với mục đích khôi phục trong tương lai, mặc dù đây không phải là một phần của cryobiology dòng chính, phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ đầu cơ chưa được phát minh. Một vài trong số các lĩnh vực nghiên cứu dựa vào cryogenics, ngành vật lý và kỹ thuật nghiên cứu sản xuất và sử dụng nhiệt độ rất thấp.
Bảo quản lạnh trong tự nhiên
Nhiều sinh vật sống có thể chịu được thời gian kéo dài ở nhiệt độ dưới điểm đông của nước. Hầu hết các sinh vật sống đều tích tụ các chất bảo vệ lạnh như các protein chống ung thư, polyols và glucose để bảo vệ chúng khỏi bị băng giá bởi các tinh thể băng sắc nét. Hầu hết các nhà máy, đặc biệt, an toàn có thể đạt được nhiệt độ từ -4 ° C đến -12 ° C.
Vi khuẩn
Ba loài vi khuẩn, Carnobacterium pleistocenium, Chryseobacterium greenlandensis. và Herminiimonas glaciei, đã được hồi sinh sau khi sống sót qua hàng nghìn năm băng đá. Một số vi khuẩn, đặc biệt là Pseudomonas syringae, sản sinh ra các protein chuyên biệt đóng vai trò như các hạt nhân băng mạnh, chúng sử dụng để buộc sự hình thành băng trên bề mặt của nhiều loại trái cây và cây khác nhau ở khoảng -2 ° C . Sự đóng băng gây ra thương tích trong biểu mô và làm cho các chất dinh dưỡng trong các mô thực vật bên dưới có sẵn cho vi khuẩn. Listeria phát triển chậm ở nhiệt độ thấp đến -1.5 o C và tồn tại một thời gian trong thực phẩm đông lạnh.
Cây cảnh
Nhiều nhà máy trải qua một quá trình gọi là cứng cho phép họ tồn tại nhiệt độ dưới 0 ° C trong vài tuần đến vài tháng.
Động vật
Động vật không xương sống
Tuyến trùng tồn tại dưới 0 ° C bao gồm Trichostrongylus colubriformis và Panagrolaimus davidi. Nấm chim (Periplaneta japonica) sống sót trong thời gian đóng băng ngắn ở -6 đến -8 ° C. Bọ cánh cứng vỏ bọc màu đỏ (Cucujus clavipes) có thể tồn tại sau khi đông lạnh đến -150 ° C Loại nấm Exechia nugatoria có thể sống sót sau khi bị đông lạnh đến -50 ° C, bằng một cơ chế duy nhất nhờ đó các tinh thể băng hình thành trong cơ thể chứ không phải là đầu. Một con bọ ngựa đóng băng khác là Upis ceramboides. Xem sinh thái côn trùng và chất chống đông. Một động vật không xương sống khác có khả năng chịu nhiệt độ ngắn xuống đến -273 ° C là độ trễ.
Ấu trùng của Haemonchus contortus, một tuyến trùng, có thể sống được 44 tuần đông lạnh ở -196 ° C.