本文發表在《大眾科學》之前的部落格網路上，反映的是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
“把他放回冰裡……”
——邪惡的九頭蛇科學家阿尼姆·佐拉在《美國隊長：冬日戰士》中談到巴基·巴恩斯
現在有很多活動同時發生。美國職棒大聯盟賽季剛剛開始，體育界的焦點都集中在“美國國民消遣”上。與此同時，我們還有《美國隊長：冬日戰士》這部美國超級英雄（或者至少是名字裡帶有“美國”的超級英雄）的最新電影，這是今年漫威影業推出的第一部大製作影片。
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美國隊長由傳奇二人組喬·西蒙和傑克·柯比創作，於1941年3月在《美國隊長漫畫》第一期中首次亮相。他比其他漫畫書超級英雄的鼻祖超人和蝙蝠俠更勝一籌，後者並非在自己的書中首次亮相，而是在《動作漫畫》（超人於1938年）和《偵探漫畫》（蝙蝠俠於1939年）中首次亮相。
像所有漫畫書超級英雄一樣，美國隊長的起源故事在過去的幾十年裡被多次調整、修訂和改寫。美國隊長擁有悠久的職業生涯，但他沒有超自然能力。在漫威影業的背景故事中，在《美國隊長：第一復仇者》中看到，以及在《復仇者聯盟》和《美國隊長2》中角色的基礎，深受漫威宇宙中“終極戰隊”的情節影響。
在“終極戰隊”宇宙中，美國軍方使用亞伯拉罕·厄斯金博士的“超級士兵血清”中的藥物混合物和“維他射線”治療，將身材瘦弱計程車兵（或者實際上是被拒絕計程車兵）史蒂夫·羅傑斯轉變成人類發展和體能的“完美”標本。美國隊長還有一個搭檔巴基·巴恩斯，他被認為在二戰中喪生。
除了二戰的冒險故事外，美國隊長和巴基·巴恩斯還有另一個共同點——他們都被冰凍過。美國隊長在2011年結束他第一部電影的飛機失事後被冰凍，並在《復仇者聯盟》（2012年）中解凍並恢復現役。巴基·巴恩斯（又名埃德·布魯貝克經典漫畫和這部電影中的冬日戰士）多年來多次被冰凍和解凍。
正是這種冰凍然後解凍的事情是這篇博文的科學重點。這是因為為了讓史蒂夫·羅傑斯和巴基·巴恩斯在深度冰凍中倖存下來，他們需要與林蛙，Rana sylvatica有一些共同之處。
林蛙是一個分佈範圍很廣的物種，從俄亥俄州南部一直延伸到阿拉斯加內陸。從阿拉斯加費爾班克斯採集的樣本中，林蛙可以承受超過其身體水分60%的完全冰凍，以及-18攝氏度的溫度。林蛙體內低溫保護的基本機制與體液的依數性有關，特別是總體內水的絕對冰點的降低。
低溫保護是透過增加尿素（你尿液中的主要氮槽）和葡萄糖（你血液中的簡單碳水化合物）的濃度來實現的，這導致在暴露於零度以下溫度時減少冰的形成，以及將水和因此形成的冰分流到淋巴系統。這非常關鍵，因為它透過維持細胞膜的完整性來減少青蛙全身的損傷。
俄亥俄州牛津市邁阿密大學的喬恩·科斯坦佐和同事對林蛙如何在低至-16攝氏度的零度以下溫度中存活，甚至在-4攝氏度下完全冰凍兩個月感興趣。這些動物可以在4攝氏度下再次解凍並恢復功能。雖然分子很簡單，但像林蛙這樣分佈廣泛的物種中的低溫保護過程更為神秘。
科斯坦佐和同事發現，與它們的俄亥俄表親相比，阿拉斯加林蛙具有更大的產生葡萄糖的能力，在解凍時可以在更低的葡萄糖水平下存活，並且在大腦中以更高的水平濃縮低溫保護劑尿素和葡萄糖。這意味著在同一物種內，在林蛙體內發現了獨特的進化適應機制，以在其地理範圍內產生必要的適應。換句話說，這取決於青蛙生活在哪裡。同一組研究人員後來表明，阿拉斯加青蛙的“磷脂”細胞膜中的膽固醇含量也低得多。
這把我們帶回了《美國隊長：冬日戰士》。我們現在知道，為了在長時間的冰凍中倖存下來，需要的不僅僅是超級士兵血清。還需要額外的生物化學混合物來觸發某種涉及葡萄糖水平和尿素處理的適應過程。這會相當棘手。
我們現在也知道，這個過程不一定僅限於史蒂夫·羅傑斯。巴基·巴恩斯也可能具有相同的適應能力。如果一隻以上的林蛙可以做到，那麼不止一位二戰漫畫愛國者也可以做到。