Porque alguns organismos congelam mas não morrem?

Por incrível que pareça, na natureza centenas de espécies podem literalmente congelar e ainda sobreviver aos mais rigorosos invernos que elas experimentam.
Dentre as mais variadas espécies que possuem esta grandiosa adaptação, estão inclusos os insetos e diversos outros invertebrados terrestres, bem como ainda várias espécies de serpentes e também algumas espécies de anfíbios anuros.
Mas, como é possível um organismo congelar e não morrer? Ou melhor, quais mecanismos possibilitam o congelamento e posterior descongelamento, sem que o mesmo morra?

Em temperaturas muito elevadas os organismos podem rapidamente morrer. Isso ocorre porque, com o aumento da temperatura corporal, o animal não consegue transpirar ou perder o calor absorvido de forma eficiente, acumulando calor em seu corpo, fazendo com que as suas proteínas e as diversas ligações entre elas se rompam, o que posteriormente leva à morte do organismo. Nesse caso, cabe ressaltar que cada organismo possui uma tolerância específica a determinadas temperaturas e apresentam variações nessas tolerâncias. O que é considerado "extremo" para uma espécie, pode não ser para outra. O polo norte é um ambiente extremo para uma pomba, mas não o é para um pinguim. Devemos ter muito cuidado com estas palavras emotivas, pois na ecologia, nada é generalizado.
Pois bem, se sob uma temperatura elevada o organismo precisa perder calor de forma muito rápida, automaticamente pensamos que o inverso deve ocorrer nas espécies que ocorrem em regiões com menores temperaturas, ou seja, para ela não morrer, ela precisa acumular calor ao invés de perdê-lo. Porém, é impossível obter calor de um local onde praticamente todos os componente ambientais estão com a temperatura igual ou até mesmo inferior à temperatura ambiental. Nesse caso, os organismos que evoluíram nesses ambientes, apresentaram uma série de modificações ao longo dos processos evolutivos, onde, por meio da seleção natural, várias características específicas foram selecionadas, permitindo então a sobrevivência dos mesmos. Alguns organismos apresentaram adaptações capazes de proporcionar a retenção de calor corporal, evitando assim a morte. Podemos por exemplo citar o caso das espécies de mamíferos como os ursos polares e raposas-do-ártico, com suas pelagens espessas que evitam a perda de calor, ou ainda, os pinguins, que acumulam grande quantidade de gordura, que também auxiliam na retenção do calor corpóreo.

Outros grupos de organismos que ocorrem nas áreas frias do planeta não apresentam este tipo de adaptação, pelo contrário, eles simplesmente congelam (ou podem sobreviver ao resfriamento)! Porém, ainda assim, existe um fenômeno muito comum que afeta diversas outras espécies, o chamado dano por resfriamento. Este fenômeno basicamente relata que em temperaturas pouco acima de 0º C algumas espécies podem ser forçadas a extensos períodos de inatividade e as membranas celulares das espécies mais sensíveis podem se romper.
Já as espécies que congelam, elas geralmente passam por um processo muito crítico, pois o gelo pode facilmente matá-las, rompendo suas células. De acordo com a diminuição da temperatura, os poiquilotérmicos (organismos que dependem da fonte de calor externa para realizar suas atividades), como os anfíbios anuros, insetos, etc, iniciam o processo de congelamento. Neste caso, se eles não sofrerem distúrbios, a água pode facilmente alcançar temperatura de até 40º C negativos, sem formar gelo no interior das células. Pois, na verdade eles não congelam completamente, apenas algumas partes de seus corpos, principalmente as regiões mais espessas e exteriores, como a pele, cascas, estruturas modificadas, etc. Muitas espécies se enterram em meio à neve e até são removidas dela cobertas por camadas de gelo, como se realmente estivessem congeladas completamente, mas não estão de fato: seus órgãos e o sangue não congelam.
No vídeo abaixo, você pode observar que o sapo-da-madeira, passa por vários ciclos de congelamentos e descongelamentos ao longo do tempo em que é monitorado. Porém, seus fluidos corporais não congelam, o que mantém o animal vivo, assim como ocorre com as várias outras espécies que experimentam estas temperaturas congelantes.

Publicação by Euquerobiologia.

Neste outro vídeo, você vê algumas explicações com esquemas, mesmo em inglês dá para entender, como sobrevive esta espécie de anuro sob tais condições:
As espécies de animais não congelam  por conta de diversos diversos compostos constituídos de glicose (basicamente), que se encontram na corrente sanguínea dos mesmos. O composto mais comum e que evita o congelamento é o glicerol.
A espécie Bracon cephi, parasita de uma mosca do trigo canadense, foi estudada e pode-se observar o mesmo efeito do glicerol, evitando o congelamento dos indivíduos amostrados. As larvas do parasita podem sobreviver a uma prolongada exposição a temperaturas de até -40 º C. O uso de glicerol como "anticongelativo" pelos insetos é o precursor do uso de compostos similares pelo homem, para proteger os fluidos dos automóveis contra o congelamento no inverno.
Além de diminuir o ponto de congelamento dos fluídos corporais, o glicerol ajuda ainda a proteger os tecidos contra os efeitos lesivos do congelamento, caso este realmente ocorra. O glicerol possibilita a sobrevivência de diferentes espécies nestes ambientes pois ele é viscoso e isso tende a diminuir a taxa de formação de cristais de gelo, o que dificulta o congelamento.