Аляскинские лесные лягушки накапливают растворённые вещества для выживания
Лесные лягушки (Rana sylvatica) из Аляски, Канады и северных штатов США способны переносить замерзание до двух третей воды в их теле. Учёные Джон Костанцо и Ричард Ли-младший 25 лет изучают механизмы их выживания.
Известный механизм: лягушки из популяции Огайо накапливают криопротекторные растворённые вещества (глюкозу, мочевину, глицерин), что понижает точку замерзания крови. При -5°C часть воды остаётся незамёрзшей.
Вопрос исследования: как аляскинские лягушки выживают при зимних температурах до -30°C?
Эксперимент: Лягушек с Аляски акклиматизировали в лаборатории, имитируя осень и зимнюю спячку (8 недель в темноте при 4°C). Затем их подвергали воздействию -16°C в течение 2 недель или -4°C до 12 недель. Аляскинские лягушки восстанавливались за 2 дня, в то время как особи из Огайо — за несколько дней.
Обнаруженные адаптации:
- Увеличенная печень: у аляскинских лягушек в период осени и зимы печень составляла 22% массы тела (против 8% у огайских). Учёные полагают, что лягушки используют жир и мышечный белок для синтеза гликогена — предшественника глюкозы, которая мобилизуется при замерзании тканей.
- Резкий рост мочевины: концентрация мочевины (другого криопротектора) увеличилась в 10 раз.
- Повышение осмоляльности: комбинация мочевины и глюкозы повысила осмоляльность плазмы на 100 мОсмоль кг?1. Однако общее увеличение составило 173 мОсмоль кг?1.
Загадка: 73 мОсмоль кг?1 приходятся на неизвестное растворённое вещество, которое не встречается у популяции из Огайо.
Вывод: Аляскинские лягушки не только накапливают те же криопротекторы, что и их южные сородичи (но в больших количествах), но и обладают уникальными, ещё не идентифицированными механизмами выживания при экстремально низких температурах.