Жаба, яка захищається від холоду завдяки своїй сечі - Sciences et Avenir
Опубліковано 06.05.2018 о 15:00
Аляська деревна жаба Rana Sylvatica має надзвичайну холодостійкість. Для цього він зберігає свою сечовину замість того, щоб евакуювати її. При розморожуванні ця сечовина переробляється організмом земноводних.
Деревна жаба Rana Sylvatica переживає замерзання під час суворих аляскінських зим
Flickr - Дейв Хат - CC BY 2.0
Маленька жаба Rana Sylvatica має надміцну силу. Ця деревна жаба, яка зустрічається на всій півночі американського континенту, від Аляски до Вірджинії, проходячи через Огайо, Квебек або Альберту, є екзотермічним організмом, тобто холоднокровною твариною. Температура його тіла залежить від температури навколишнього середовища. Досить сказати, що Rana sylvatica, яку також називають Lithobates sylvaticus, повинна зробити все можливе, щоб протистояти сильному холоду Аляскинської зими. Вони та їх споріднені особи справляються краще, ніж чинити опір, оскільки вони здатні пережити часткове замерзання свого тіла. Їх секрет досягнення цього подвигу? Використовуйте їх сечовину як антифриз.
Аляська деревна жаба здатна витримувати часткове заморожування. Кредит: Wikimedia commons - користувач: Ryan Hodnett - CC BY-SA 4.0
З початку зими ці маленькі земноводні припиняють сечовипускання і починають зберігати основний компонент своєї сечі. Сечовина дозволяє їм знижувати температуру замерзання рідин у своїх тілах, дозволяючи їм переживати температуру нижче -10 градусів Цельсія, навіть переходячи в сплячку. Наявність цієї кріозахисної сполуки обмежує утворення льоду і тим самим захищає їх клітини від пошкодження морозом. Деякі експерименти, проведені для вивчення цього явища, дозволили заморозити цих жаб з крайньої півночі при температурі -12 або навіть -18 градусів Цельсія, не заважаючи їм іншим чином. Поки менше 65% її тіла замерзло, Рана Сильватика виживає. При розморожуванні сечовина виводиться за кілька днів і тварина виходить назовні. Дослідження, опубліковане 2 травня 2018 року в журналі Proceeding of the Royal Society B, пояснює механізм, який застосовується маленьким батрахієм для позбавлення від сечовини після виходу з режиму сплячки. Більш повний механізм, ніж здається, оскільки жаба не відразу відновлює сечовипускання. Тому сечовину евакуюють іншим способом.
Команда дослідників, що стояла за цим дослідженням, вивчала бактеріальну флору в кишечнику Rana Sylvatica. Вони виявили там бактерії, які виробляють уреазу, фермент, який гідролізує сечовину. Тому вони висунули гіпотезу, що сечовина, що зберігається в тілі жаби і яка дозволяє їй залишатися в сплячому режимі, в кінцевому підсумку буде перероблена в кишечник при розморожуванні. Кишкова флора зимуючих жаб особливо придатна для цієї переробки. Вони менші, але містять більшу частку бактерій, що продукують уреазу, ніж коли жаба не спить. А активність цих бактерій корелює з рівнем сечовини в крові. Зимова жаба, наповнена сечовиною, особливо ефективна при перетворенні її в азот. Азот, який потім відновлюється і повторно використовується організмом, який потроху відновлює свої сечовивідні функції. На додаток до своїх кріозахисних властивостей, ця сполука сприяє уповільненню метаболізму та гарній сплячці в таких екзотермах, як деревна жаба.
Повний арсенал проти холоду
Але Rana sylvatica має до лука більше однієї струни, щоб пережити сплячку. Попереднє дослідження, проведене в 2013 році, показало, що кілька кріопротекторів брали участь у цьому явищі. Отже, глікоген, що виробляється печінкою, відіграє подібну роль у здатності цієї жаби переживати часткове заморожування. Кріозахист також стає можливим завдяки перерозподілу води в організмі та її вилученню у вигляді льоду у місцях, де вона не може фізично пошкодити клітини та тканини.