当你只是一只软乎乎的小青蛙,试图在中美洲和南美洲的野生丛林中生存时,你需要在你湿冷的小袖子里藏一些生存技巧。
有些青蛙发起进攻,用。另一些则依靠更安静的策略——伪装来帮助它们隐藏在贪婪的掠食者的视线之外。对于弗莱施曼的玻璃蛙(玻璃蛙),生活在枝繁叶茂的树顶,这种伪装采用透明的形式。
青蛙通常在夜间活动,它们会在夜间在黑暗的掩护下爬行,从而限制了它们成为午餐的机会。白天,它会找到一片漂亮的叶子蜷缩起来,皮肤的绿色色素有助于它融入背景。
但是,睡觉的玻璃蛙在白天仍然面临着很多风险,而这些风险并不总是可以通过躲在树叶下轻易减轻。
当阳光从上方照射下来并穿透半透明的叶子时,一只水滴小青蛙就会形成清晰的青蛙形状轮廓,让饥饿的捕食者在寻找零食时脱颖而出。
弗莱施曼的玻璃蛙的皮肤和肉体可以让大量阳光透过,因此在睡觉时可以投射出不太明显的阴影。
由杜克大学生物学家卡洛斯·塔博阿达领导的一个科学家小组注意到,这些小型两栖动物有一个非常迷人的技巧,可以促进这种自我保护行为。当弗莱施曼氏玻璃蛙打盹时,它的半透明度会增加,几乎达到完全透明的程度。
Taboada 和同事表示:“玻璃蛙以其高度透明的肌肉和腹侧皮肤而闻名,通过它们可以看到它们的骨骼和其他器官。”在他们的论文中写下。
“我们发现这些组织传输超过 90% 到 95% 的可见光,同时保持运动和发声等功能。这种透明度是适应性的,因为玻璃蛙白天在植被上睡觉时,它可以伪装玻璃蛙,使其免受捕食者的攻击。”
这很奇怪,因为在全身循环的红细胞甚至可以使透明组织变得不透明。透明性在陆地动物中也极为罕见,这使得玻璃蛙成为值得研究的例外。因此塔博阿达决定研究青蛙,找出它们奇怪的把戏。
他们拿了 11 只 Fleischmann 玻璃蛙,并使用校准的彩色摄影在不同时间重复测量它们的透明度:睡觉时、清醒时、呼唤配偶时、运动后和麻醉状态下。
研究人员发现,青蛙在清醒、叫声、运动和麻醉状态下都保持大致相同的透明度。
然而,当青蛙睡觉时,它们的透明度比清醒时高出 34% 至 61%。
对 13 只青蛙进行的光谱分析证实,循环红细胞的减少是其底面透明度增加的原因。红血循环减少高达89%,红细胞信号集中在肝脏。
为了安全睡眠,青蛙将大部分红细胞隔离在肝脏中。当他们醒来时,红细胞开始正常循环,他们可以进行正常活动,没有遭受明显的不良影响。真是太奇妙了。
“主要结果是,每当玻璃蛙想要变得透明时,通常是在它们休息且容易被捕食时,它们就会过滤掉血液中几乎所有的红细胞,并将它们隐藏在镜面涂层的肝脏中 - 不知何故避免在此过程中形成巨大的血块,”一位研究人员说,Sönke Johnsen,杜克大学生物学教授。
“每当青蛙需要再次活跃起来时,它们就会将细胞带回血液中,这使它们具有四处移动的代谢能力。”
目前尚不清楚玻璃蛙是如何做到这一点的,以及这是否是对其他情况(例如威胁性捕食者)的自愿反应。目前还不清楚青蛙是否具有某种特殊的代谢适应能力,使它们能够在不损害其他器官的情况下经历循环的巨大变化。
但研究人员表示,睡眠时将红细胞储存在肝脏中的能力并不是弗莱施曼玻璃蛙所独有的。他们研究了三种热带不透明树蛙,发现它们的循环红细胞在睡眠时减少了 12%。
但脊椎动物可以在睡眠时主动清除循环中近 90% 的血液,然后又将其恢复,这一发现对人类健康具有一些有趣的意义。事实上,他们每天都能做到这一点,而不会出现血液凝固,这意味着他们的血细胞可能会发生一些修饰,在血液被包装和拆包时抵抗凝血,这可以帮助科学家开发新的干预措施来预防血栓形成和中风。
“最后,这些自然透明的脊椎动物是体内生理学研究的优秀动物。它们的整个身体可以以细胞分辨率成像,以捕获自然的血液动力学过程,而无需约束或造影剂,”研究人员得出结论。
“玻璃蛙能够在不发生凝血的情况下调节红细胞的位置、密度和堆积,为代谢、血流动力学和血栓研究提供了见解。”
该研究发表于科学。