La secreción de proteínas de la diatomea del hielo marino permite el crecimiento en temperaturas bajo cero al inhibir la recristalización de los cristales de hielo circundantes.
Cuando bajan las temperaturas, nos abrigamos para protegernos de las temperaturas bajo cero. Otras criaturas no tienen esa opción, por lo que han desarrollado estrategias únicas para protegerse del frío. Una de esas estrategias presenta una especial .
Las diatomeas del hielo marino son algas unicelulares que viven en ambientes acuáticos fríos, incluso en los canales de salmuera o en la superficie del hielo marino polar. Han desarrollado mecanismos para protegerse contra los extremos de temperatura, salinidad y luz que se encuentran en los ambientes polares.
Los cristales de hielo crecen alrededor de la capa más externa, o pared celular, de las diatomeas del hielo marino. La diatomea excreta algo llamado proteína fijadora de hielo (IBN, por sus siglas en inglés) extracelular (es decir, fuera de la célula). Esta proteína se une a los cristales de hielo y evita que la diatomea se congele. Los científicos creen que la proteína se adapta a la forma de los cristales de hielo, como un rompecabezas tridimensional. La proteína bloquea los diminutos cristales de hielo en su lugar y evita que se conviertan en cristales de hielo más grandes, en un proceso llamado recristalización del hielo.
La recristalización del hielo es uno de los principales medios de muerte celular en temperaturas bajo cero. Mientras que los cristales de hielo pequeños pueden existir en la superficie de las células sin causar la muerte celular, los cristales de hielo grandes no pueden. Los cristales de hielo grandes se forman cuando los cristales de hielo pequeños uno al lado del otro se unen y se alinean en la misma dirección. Entonces actúan como cuchillos para las células. Los grandes cristales de hielo son lo suficientemente poderosos como para abrirse camino entre las células y perforar la pared celular. El interior de las células, cuando se exponen a temperaturas bajo cero, mueren. Las proteínas extracelulares que se unen al hielo evitan que se formen grandes cristales de hielo y son esenciales para el crecimiento y la supervivencia de las diatomeas del hielo marino incrustadas en el hielo. (La naturaleza a menudo replica una estrategia que funciona, y las IBP se encuentran en muchos otros organismos, incluidas bacterias, hongos, algas, plantas, insectos y peces).
Las diatomeas se encuentran en todo el mundo. Los científicos estiman que son responsables de alrededor del 40% de todos producción primaria en la tierra. A través del proceso de , producen gran parte del oxígeno en la tierra. Además de mantenernos respirando, las diatomeas del hielo marino podrían ayudarnos a desarrollar anticongelantes no tóxicos u otras estrategias para prevenir la formación de cristales de hielo. El seguimiento de las poblaciones de diatomeas del hielo marino también podría servir como un indicador importante del cambio climático.
