本文发表在《大众科学》之前的博客网络上，反映的是作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
“把他放回冰里……”
——邪恶的九头蛇科学家阿尼姆·佐拉在《美国队长：冬日战士》中谈到巴基·巴恩斯
现在有很多活动同时发生。美国职棒大联盟赛季刚刚开始，体育界的焦点都集中在“美国国民消遣”上。与此同时，我们还有《美国队长：冬日战士》这部美国超级英雄（或者至少是名字里带有“美国”的超级英雄）的最新电影，这是今年漫威影业推出的第一部大制作影片。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于我们当今世界中塑造发现和想法的有影响力的故事的未来。
美国队长由传奇二人组乔·西蒙和杰克·柯比创作，于1941年3月在《美国队长漫画》第一期中首次亮相。他比其他漫画书超级英雄的鼻祖超人和蝙蝠侠更胜一筹，后者并非在自己的书中首次亮相，而是在《动作漫画》（超人于1938年）和《侦探漫画》（蝙蝠侠于1939年）中首次亮相。
像所有漫画书超级英雄一样，美国队长的起源故事在过去的几十年里被多次调整、修订和改写。美国队长拥有悠久的职业生涯，但他没有超自然能力。在漫威影业的背景故事中，在《美国队长：第一复仇者》中看到，以及在《复仇者联盟》和《美国队长2》中角色的基础，深受漫威宇宙中“终极战队”的情节影响。
在“终极战队”宇宙中，美国军方使用亚伯拉罕·厄斯金博士的“超级士兵血清”中的药物混合物和“维他射线”治疗，将身材瘦弱的士兵（或者实际上是被拒绝的士兵）史蒂夫·罗杰斯转变成人类发展和体能的“完美”标本。美国队长还有一个搭档巴基·巴恩斯，他被认为在二战中丧生。
除了二战的冒险故事外，美国队长和巴基·巴恩斯还有另一个共同点——他们都被冰冻过。美国队长在2011年结束他第一部电影的飞机失事后被冰冻，并在《复仇者联盟》（2012年）中解冻并恢复现役。巴基·巴恩斯（又名埃德·布鲁贝克经典漫画和这部电影中的冬日战士）多年来多次被冰冻和解冻。
正是这种冰冻然后解冻的事情是这篇博文的科学重点。这是因为为了让史蒂夫·罗杰斯和巴基·巴恩斯在深度冰冻中幸存下来，他们需要与林蛙，Rana sylvatica有一些共同之处。
林蛙是一个分布范围很广的物种，从俄亥俄州南部一直延伸到阿拉斯加内陆。从阿拉斯加费尔班克斯采集的样本中，林蛙可以承受超过其身体水分60%的完全冰冻，以及-18摄氏度的温度。林蛙体内低温保护的基本机制与体液的依数性有关，特别是总体内水的绝对冰点的降低。
低温保护是通过增加尿素（你尿液中的主要氮槽）和葡萄糖（你血液中的简单碳水化合物）的浓度来实现的，这导致在暴露于零度以下温度时减少冰的形成，以及将水和因此形成的冰分流到淋巴系统。这非常关键，因为它通过维持细胞膜的完整性来减少青蛙全身的损伤。
俄亥俄州牛津市迈阿密大学的乔恩·科斯坦佐和同事对林蛙如何在低至-16摄氏度的零度以下温度中存活，甚至在-4摄氏度下完全冰冻两个月感兴趣。这些动物可以在4摄氏度下再次解冻并恢复功能。虽然分子很简单，但像林蛙这样分布广泛的物种中的低温保护过程更为神秘。
科斯坦佐和同事发现，与它们的俄亥俄表亲相比，阿拉斯加林蛙具有更大的产生葡萄糖的能力，在解冻时可以在更低的葡萄糖水平下存活，并且在大脑中以更高的水平浓缩低温保护剂尿素和葡萄糖。这意味着在同一物种内，在林蛙体内发现了独特的进化适应机制，以在其地理范围内产生必要的适应。换句话说，这取决于青蛙生活在哪里。同一组研究人员后来表明，阿拉斯加青蛙的“磷脂”细胞膜中的胆固醇含量也低得多。
这把我们带回了《美国队长：冬日战士》。我们现在知道，为了在长时间的冰冻中幸存下来，需要的不仅仅是超级士兵血清。还需要额外的生物化学混合物来触发某种涉及葡萄糖水平和尿素处理的适应过程。这会相当棘手。
我们现在也知道，这个过程不一定仅限于史蒂夫·罗杰斯。巴基·巴恩斯也可能具有相同的适应能力。如果一只以上的林蛙可以做到，那么不止一位二战漫画爱国者也可以做到。