Точка замерзания лягушки

28.04.2017 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 18627

Весна в этом году необычная. Только снег растаял, и появились первые подснежники, как опять снегопад, да еще какой, просто метель! И это в двадцатых числах апреля. Ладно бы снегопад, но и ночные морозы до - 8 °С. Не повредят ли морозы первым цветам, появившимся из-под земли крокусам, тюльпанам, одуванчикам? Нет, эти первые цветы защищены природой от промерзания. В их тканях содержаться специальные антифризы, или, как их называют биологи, криопротекторы. Они не позволяют клеткам растений замерзнуть при небольших отрицательных температурах.

Интересно, что криоротекторы помогают выжить в мороз не только растениям, но и животным. В этой заметке мы расскажем о чемпионе по стойкости к отрицательным температурам – о лесной лягушке Alaskan Wood Frog (Rana sylvatica). Эта небольшая лягушка может выжить даже в долгие зимы, когда температура опускается до - 18°С. Самое интересное, что, будучи почти полностью замороженной в зимний период, она быстро возвращается к жизни весной.

В период зимней спячки древесной лягушки 2/3 ее тела замерзает; она перестает дышать, а ее сердце перестает биться. Все физические процессы, такие как метаболическая активность и производство отходов останавливаются. Лягушка становится похожей на кусочек льда. Причем лесная лягушка может вынести от 10 до 15 циклов замораживания / оттаивания в течение одного сезона. Исследованием физиологических процессов в теле лягушек занималась группа ученых из Университета Майами в штате Огайо. В частности ученых интересовал вопрос, отличаются ли северные аляскинские лягушки от своих южных собратьев из штата Огайо. Исследователи проверили это экспериментальным путем, замораживая лягушек в лаборатории. Выяснилось, что особи из штата Огайо переходили в замороженное состояние уже при – 4°С, в то время как северные продолжали нормальную жизнедеятельность до – 16°С.

Ученые обнаружили, что криопротекторами, не дающими клеткам замерзать, служат растворы глюкозы и мочевины. Механизм защиты следующий. В крови лягушек содержаться специальные белки, которые являются центрами образования льда, их называют «nucleating proteins». Лед, образующийся первоначально в крови, начинает вымораживать клетки, выкачивать воду из клеток лягушки. И в это время печень лягушки начинает вырабатывать большое количество глюкозы, которое проникает в клетки и удерживает их от сжатия.

Если бы криопротекторов не было, замерзающая вода высушила бы клетки лягушки до полного их разрушения. Интересно, что уже с наступлением осенних холодов организм лягушек начинает готовиться к зиме: мочевина начинает накапливаться в тканях, а печень лягушек увеличивается в полтора раза и начинает активно перерабатывать гликоген в глюкозу. Ученые выяснили, что концентрация криопротекторов у северных лесных лягушек гораздо выше, чем у их южных собратьев.

Попутно заметим, в крови полярных рыб в высоких концентрациях встречается глицерин: вместе с некоторыми белками он выступает в роли антифриза, снижающего температуру замерзания крови. Ту же роль играют глицерин и трегалоза в гемолимфе некоторых морозостойких насекомых.

Исследования лесных лягушек и других хладостойких организмов помогают ученым найти пути, с помощью которых живые органы и ткани могут быть заморожены и разморожены без повреждения, и это очень важно в таких областях, как трансплантация органов. Ведь в случае необходимости транспортировки трансплантатов в отдаленные участки земного шара наилучшим методом сохранения их является именно заморозка.

Посмотрите интересное видео снятое английским кинорепортером Steve Downer о том, как просыпается замороженная лягушка.