Что позволяет лягушке оживать после заморозки
Каждую осень эти лягушки, чтобы пережить суровую зиму, с понижением температуры замерзают и находятся в таком состоянии до самой весны. Причем, оттаивая, они выглядят гораздо лучше, чем, к примеру, кусок мяса, которое после такого же срока хранения вытащили бы из холодильника.
Ученые из Университета Аляски в Фэрбенксе и Института Биологии Арктики (UAF) при этом университете провели серию опытов как на лабораторных лягушках, так и на лягушках, находящихся в естественной среде обитания. По итогам этих исследований оказалось, что хладостойкость у лягушек, живущих в природе, гораздо более высокая, чем считалось ранее.
Древесные лягушки, обитающие на Аляске, зимуют на земле, предварительно устраивая себе из перегнившей земли и опавшей листвы места зимней спячки, при этом температура в них может держаться ниже нуля более шести месяцев, достигая -20 °С.
Известно, что когда клетки живого организма подвергаются заморозке, они высыхают и со временем погибают. Чтобы избежать этого, лягушки, образно говоря, укутывают свои клетки глюкозой, которая замедляет их высыхание — ученые называют это процессом криопротекции.
Концентрация сахара внутри клетки помогает также сбалансировать концентрацию солей, которые образуются в процессе образования льда, за пределами клетки. Сахар и другие криопротекторы удерживают воду внутри клетки, препятствуя тем самым ее гибели.
В ходе исследований было установлено, что лягушки, живущие в условиях естественной среды обитания, накапливают гораздо большие концентрации глюкозы в тканях организма, чем лягушки, замороженные в лабораторных условиях. Концентрации глюкозы у лягушек в их среде обитания были в 13 раз выше в мышечной ткани, в 10 раз выше в сердечной ткани и в 3,3 раза выше в ткани печени по сравнению с данными лабораторных лягушек.
Ученые считают, что именно эта дополнительная глюкозная защита обеспечивает диким лягушкам 100-процентную выживаемость при более низких температурах (до -18 °С) в течение гораздо большего времени (до 218 дней), по сравнению с лабораторными лягушками.
Было установлено, что несравнимо большее накопление глюкозы у лягушек в природе связано с многократными процессами замораживания-размораживания, которые они претерпевают в начале осени, именно эти процессы и стимулируют у лягушек чрезвычайно активную выработку и накопление глюкозы.
Конечно, создание и поддержание в полной мере естественных условий в лаборатории пока невозможно, так как учесть все нюансы и особенности механизмов матушки-природы не по силам современному человеку. Но все равно, взяв за пример опыт природы, ученым удалось добиться в лабораторных условиях впечатляющих результатов: выживаемость замороженных лягушек «зимовавших» при температуре не более -7,2°С и без повторяющихся циклов замораживания-размораживания, составила несколько недель.
Открытия, связанные с изучением замерзающих на всю зиму лягушек, имеют большое практическое значение. Ученые уверены, что когда-нибудь все лягушачьи хитрости будут ими досконально изучены и найдут свое применение в трансплантологии. Ведь если в конце концов получится замораживать органы так, чтобы они при размораживании не повреждались, то в распоряжении врачей окажется намного больше времени для их дальнейшей пересадки.