Ecco una domanda che vale la pena prendere alla lettera: cosa stiamo cercando di fare, in realtà, quando conserviamo una persona? La risposta non è “raffredicarla”. Il freddo è il metodo, mai l’obiettivo. L’obiettivo è fermare il tempo per un corpo, arrestare i processi biologici in modo così completo che la differenza tra un anno e diecimila anni smetta di avere importanza. Quasi tutto il resto, compreso quel numero stranamente specifico nel titolo, deriva direttamente da quell’unico requisito.
Quindi la domanda utile non è: perché fa così freddo? Ma piuttosto: quanto deve abbassarsi la temperatura prima che la chimica smetta semplicemente di funzionare? La risposta risulta essere sorprendentemente precisa, e -196 °C è la temperatura su cui fisica, chimica e biologia sono tutte d’accordo.
Il decadimento è solo chimica che non si è ancora fermata
Quando diciamo che un corpo si decompone, stiamo descrivendo un processo chimico: gli enzimi che scompongono le molecole, le reazioni che avvengono, i microbi che fanno quello che fanno i microbi. Ognuno di questi processi ha bisogno che le molecole si muovano e si scontrino. Rallenta il movimento e rallenti la reazione chimica. Rallentalo abbastanza e, a tutti gli effetti, fermi il tempo.
C’è una pratica regola empirica da tenere a mente. Come approssimazione di massima, abbassare la temperatura di circa 10 °C dimezza all’incirca la velocità di una reazione tipica. Non sembra niente di eccezionale finché non si sommano abbastanza di questi dimezzamenti uno sull’altro. Passare dalla temperatura corporea a un freddo estremo non rallenta il decadimento di un fattore due o dieci, ma di fattori con tantissimi zeri dietro. La corsa contro il decadimento cellulare che inizia nel momento stesso in cui il cuore si ferma è, in fin dei conti, una corsa per abbassare la temperatura a un livello tale che la corsa stessa non abbia più importanza.
Il ghiaccio è il cattivo. Il vetro è l’eroe.
Potresti pensare che il trucco sia semplicemente congelare qualcuno. Non è così, e la colpa è dell’acqua. L’acqua, quella sostanza domestica così affidabile, ti tradisce nell’istante stesso in cui si congela: si espande, e i cristalli di ghiaccio in formazione lacerano le membrane cellulari e distruggono le strutture più delicate. Congelare una persona come si congela una bistecca sarebbe un modo efficace per distruggere proprio quelle cose che stai cercando di preservare.
La soluzione è la vetrificazione. La maggior parte dell’acqua presente nel corpo viene sostituita con agenti crioprotettivi, una sorta di antigelo medico, e il tessuto viene raffreddato così velocemente da non cristallizzarsi mai. Al contrario, si trasforma in vetro: un solido senza ghiaccio, senza spigoli taglienti dei cristalli, senza nulla che si espanda o si rompa. Il tessuto vetrificato è congelato nel senso comune del termine, cioè molto freddo e solido, ma non è assolutamente congelato nel senso distruttivo della formazione di cristalli. È proprio questa distinzione il punto cruciale.
La temperatura che conta davvero è di circa -130 °C
Ecco la parte che sorprende: la temperatura che conta davvero non è affatto -196 °C. È la temperatura di transizione vetrosa, intorno ai -130 °C, il punto al di sotto del quale lo stato vetrificato si fissa rigidamente. Al di sopra di essa, il vetro può rilassarsi lentamente o, peggio ancora, iniziare a ricristallizzarsi, e la ricristallizzazione non è altro che il ghiaccio che arriva in ritardo alla festa. Al di sotto di essa, il movimento molecolare si è ridotto a tal punto che la struttura semplicemente rimane stabile.
Quindi, se a -130 °C il vetro diventa stabile, perché scendere fino a -196 °C? Per lo stesso motivo per cui non imposti il congelatore esattamente a 0 °C e incroci le dita: vuoi un margine di sicurezza. Conservare il tessuto a più di 60 gradi sotto la temperatura di transizione vetrosa lo mantiene ben al di dentro della zona sicura, lontano da qualsiasi temperatura in cui il vetro potrebbe ammorbidirsi o il ghiaccio potrebbe insinuarsi di nuovo. Si passa da una stabilità “se non va storto nulla” a una stabilità “con un ampio margine di sicurezza contro gli imprevisti”, che è l’unico tipo di stabilità su cui vale la pena scommettere una vita.
Perché proprio -196? La natura ci regala un termostato gratuito.
Il valore specifico di -196 °C non è stato scelto da un comitato. È la temperatura alla quale l'azoto liquido entra in ebollizione, e proprio questo lo rende quasi ingiustamente pratico.
Un liquido in ebollizione mantiene la sua temperatura. Finché nel contenitore c’è azoto liquido, il contenuto rimane a -196 °C, né più caldo né più freddo, indipendentemente da cosa succeda nella stanza. Si tratta di un termostato autoregolante senza parti mobili, senza compressore e, cosa fondamentale, che non dipende dall’elettricità. I pazienti e i campioni vengono conservati all’interno di contenitori Dewar isolati sottovuoto, che in pratica sono dei thermos super potenti, in grado di rallentare al minimo la dispersione di calore. L’unica manutenzione di routine consiste nel rabboccare l’azoto che lentamente evapora. Confrontalo con un congelatore meccanico, che smette di funzionare non appena salta la corrente. Le leggi della termodinamica, a differenza della rete elettrica locale, non si ammalano mai.
L’azoto, tra l’altro, è economico, abbondante (costituisce la maggior parte dell’aria che stai respirando in questo momento), inerte e non infiammabile. Se dovessi progettare da zero un refrigerante ideale per lo stoccaggio a lungo termine, faresti fatica a trovare qualcosa di meglio di quella sostanza che possiamo prelevare direttamente dall’atmosfera.
Cosa sopravvive davvero laggiù
A -196 °C, il tempo biologico si ferma di fatto. L’attività enzimatica si arresta, i microbi non riescono a proliferare e le reazioni spontanee che altrimenti distruggerebbero i tessuti non hanno neanche lontanamente l’energia necessaria per procedere. L’architettura molecolare del corpo, e soprattutto del cervello, rimane esattamente com’era.
Quest’ultimo punto è quello che conta di più. L’idea alla base della biostasi è che ciò che ti rende te stesso sia codificato nella struttura fisica: le connessioni e gli schemi all’interno del cervello, che è il fulcro della memoria, dell’identità e del cervello stesso. Se mantieni ferma quella struttura, conservi le informazioni, anche se la tecnologia per leggerle e ripristinarne le funzioni non esiste ancora. Il freddo non è magia. È un pulsante di pausa, premuto con tanta forza da dare alle informazioni il tempo di aspettare che il futuro le raggiunga.
-196 °C non è una cifra tonda che a qualcuno è capitato di scegliere per caso. È il punto in cui fisica, chimica e biologia concordano tutte nel fermarsi, e dove la natura, guarda caso, ci fornisce il termostato gratis.
Niente di tutto questo richiede una macchina perfetta o una fornitura ininterrotta di elettricità. Ci vuole un bicchiere al posto del ghiaccio, una temperatura ben al di sotto della transizione vetrosa e un liquido bollente che si stabilizzi esattamente al valore giusto. È questa la silenziosa eleganza dei -196 °C: è la temperatura alla quale una persona crioconservata può, nel senso più letterale che ci sia, aspettare.