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北美林蛙(Rana sylvatica)有个特殊的本领:冻成冰块还能活过来。冰晶会涨破细胞,对于大多数生物来说,身体结冻都是致命的。林蛙在森林地面上冬眠,没有什么隔温挡风的东西,最极端的情况下,身体里的水分2/3都会结冰,这时候它不呼吸,没有心跳,新陈代谢完全宕机,就像一件玻璃制品。林蛙体内的冰,主要分布在体腔、皮下、淋巴这些不太要命的地方,脑和内脏保持完好。

冰冻的林蛙。图片来源:dogonews

冰冻的林蛙。图片来源:dogonews

林蛙的分布地区很广,不同地区的林蛙,抗冻功力也不同。生活在阿拉斯加(纬度可达64°,接近北极圈)的林蛙,可以说是蛤类中的极限选手。每年冬眠时间接近8个月,可以在-4℃的低温下冰冻两个月后存活,忍受极限达到-16℃。

北美洲的哪一个地区,林蛙没有去过?图片来源:dogonews

北美洲的哪一个地区,林蛙没有去过?图片来源:dogonews

林蛙抗冻的主要诀窍有三,第一是葡萄糖。葡萄糖可以提高体液的浓度,降低冰点。林蛙分解骨骼肌的蛋白质和脂肪体的脂肪,转化成肝糖原,储存在肝内(阿拉斯加林蛙的肝占到体重的22%,生活在较暖的俄亥俄的林蛙,肝只有体重的8%)。然后把肝糖原转化成葡萄糖,运输到全身。“启动”防冻功能只要一两天的时间。林蛙肝里葡萄糖的浓度最高,脑和心居中,骨骼肌最少。所以外围的组织会迅速结冰,形成一个“冰躯壳”。

林蛙结冰的状态,娇嫩的内部器官保持完好。图片来源:dogonews

林蛙结冰的状态,娇嫩的内部器官保持完好。图片来源:dogonews

化冻之后,这些葡萄糖又会在一两天内变回肝糖原的形式,重新储蓄到肝脏。供应它繁殖使用的能量。

第二是尿素。尿素的作用和葡萄糖类似,通过高浓度防冻,它还可以调节特定种类的酶,尿素来自于骨骼肌,通过分解肌肉的蛋白质,获得合成尿素的氮。尿素含量在脑里最高。阿拉斯加的林蛙,体内的尿素浓度,是俄亥俄州林蛙的五倍。

第三是结合水。林蛙会让体内的游离水转化成结合水的形式,在冬天,林蛙的肝和肠失水量会达到一半,骨骼肌失水量达到23-29%。变成“蛙干”不仅可以减少结冰的水量,还可以提高体液的浓度,降低冰点。

“解冻”状态的林蛙。图片来源:Wikimedia Commons

“解冻”状态的林蛙。图片来源:Wikimedia Commons

科学家们对林蛙的抗冻能力非常感兴趣。哈佛大学的生物医学工程专家托纳(Mehmet Toner)在尝试用海藻糖,模拟林蛙的葡萄糖防冻效果,保护细胞在冰冻中存活。他希望能研制出低温长期保存器官的办法,为需要器官移植的人续命。

redqueen-qr

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One Response to “『怪奇物种』深冻-16℃,林蛙仍然能活命”

  1. 匿名说道:

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