Судьба одноклеточных организмов, а также клеток и тканей многоклеточных животных зависит не от места их естественного обитания, а от тех изменений, которые происходят в среде, непосредственно окружающей отдельные клетки, и вызывают в свою очередь изменения в их оболочках, цитоплазме и ядрах.
В последние годы в связи с появлением новых данных о строении, составе и биохимической деятельности живых клеток пришлось пересмотреть многие положения относительно действия на них различных химических и физических агентов. Так, с помощью электронного микроскопа было показано, что цитоплазма не представляет собой гомогенный гель, а содержит сложную сеть мембран — эндоплазматическую сеть. Изменения нашего представления о живой клетке хорошо видны при сравнении типичных схем строения животной клетки, опубликованных Грессоном и Полом в 1948 и 1959 гг. За эти годы были предприняты попытки установить корреляцию между нормальной биохимической деятельностью митохондрий и других внутриклеточных органелл и их структурой. Большое внимание уделяли также изучению структуры и функции внутри — и внеклеточных мембран.
Биохимические исследования показали, что различные клеточные оболочки содержат большой процент липидов — свободных или связанных с белком. Следует отметить, однако, что точная структура оболочки любого типа до настоящего времени еще не известна, несмотря на интенсивные исследования, многие из которых проводили на эритроцитах. Изучение проницаемости оболочки для глицерина и других соединений обнаружило существенное различие в физической структуре оболочек эритроцитов у млекопитающих разных видов. Химический состав их также варьирует. Применение газовой хроматографии позволило выявить значительную разницу в содержании различных жирных кислот в липидах из оболочки эритроцитов млекопитающих разных видов. Состав и соотношение различных липидов в оболочке эритроцитов зависит также от возраста, пола, режима питания, температуры окружающей среды и других факторов. С помощью радиоактивных изотопов и других методов было показано наличие постоянного обновления жирных кислот, аминокислот, а также других органических и неорганических компонентов оболочки и цитоплазмы эритроцита. Ясно, что при нормальной температуре каждая отдельная клетка находится в состоянии динамического равновесия с окружающей ее средой. При понижении температуры это равновесие нарушается.
Хуже изучен состав оболочек у других клеток. Скорее всего, эти оболочки более сложны, чем оболочки эритроцитов животных тех же видов. Не установлена до сего времени и функция других клеток, например лимфоцитов. Между тем и структура и функция, по-видимому, влияют на реакцию различных клеток на холод и другие агенты. Отсюда ясно, какую величайшую осторожность следует проявлять, перенося выводы, полученные для клеток одного типа, на клетки другого типа, даже если эти клетки принадлежат животному того же вида. И, разумеется, совершенно неприменимы к животным положения, основанные на изучении растительных тканей.
В подавляющем большинстве исследований биологическое действие низких температур изучали на изолированных клетках и тканях в плазме или в искусственных средах in vitro, а не на интактном животном in situ. Такой подход вполне оправдан потому, что некоторые современные тонкие методики можно использовать только in vitro. Кроме того, результаты этих исследований находят непосредственное применение при решении проблемы хранения клеток и тканей в жизнеспособном состоянии для будущих опытов и использования их в терапевтических целях. Изучение разных типов клеток, принадлежащих млекопитающим различных видов и животным других классов, дает иногда самые разнообразные результаты. Противоречивые и по-разному интерпретируемые результаты могут быть получены вследствие различий в экспериментальных условиях. И все же, несмотря на все указанные трудности, в настоящее время уже начинает складываться какое-то общее представление об опасностях, которым подвергаются живые клетки, особенно клетки млекопитающих, при охлаждении их в лабораторных условиях до низких температур. Получены данные, по-новому объясняющие механизмы выживания интактных животных, подвергающихся воздействию низких температур в естественных условиях. В некоторых исследованиях не требовалось применения сложных методов, в других — для изучения биологического действия низких температур приходилось прибегать к сложной аппаратуре.