Оружјето на жабите глукоза против мраз
Замрзнување без замрзнување до смрт е нешто што го разбираат не само многу инсекти и други мали животни што лазат. Некои водоземци, исто така, можат да се стопат неповредени ако поголемиот дел од течноста на нивното тело е замрзнат во мраз. Сепак, претворањето на метаболизмот соодветно чини многу енергија - што може да ги намали шансите за преживување и да ги намали шансите за репродукција. Ова е резултат на канадски научници од Универзитетот во Западен Онтарио во Лондон кои ја проучувале северноамериканската дрвена жаба (Rana sylvatica), близок роднина на локалната обична жаба (Rana temporaria). Тест животните дошле од шума во близина на Отава, каде што шумите жаби хибернираат под леглото на лисјата. Во мртвите зими обично има толку многу снег над нив, што тие се добро заштитени од температури на замрзнување, дури и ако воздухот се лади до минус 30 степени Целзиусови во некои ноќи.
Најверојатно ќе се замрзне за жабите кон крајот на есента, кога падна малку снег и во рана пролет, кога снежната покривка веќе се топи на сонцето. Точно е дека температурата под лисјата на шумското дно ретко паѓа повеќе од неколку степени под точката на смрзнување. Но, дури и на минус 1,4 степени станува критично за жабите. Кога ќе дојдете во контакт со мраз, во вашето тело може да се формираат и ледени кристали. Како што покажуваат континуираните мерења на температурата на самото место, шумските жаби кои биле скриени под леглото на лисјата замрзнуваат еден до дваесет пати во текот на зимата и обично се топат повторно по еден ден. Истражувачите кои работат со Брент J. Синклер ги симулираа овие мразови фази во мали пластични комори што овозможуваат анализа на воздухот. Кога температурата таму тонеше под точката на замрзнување, дрвената жаба во кафез одеднаш издиша многу повеќе јаглерод диоксид, па драстично ја зголеми потрошувачката на енергија („Journalурнал за експериментална биологија“, том 216, стр. 292). Ова не е ни чудо - бидејќи штом се формираат првите ледени кристали во неговото тело, жабата почнува да го распаѓа гликогенот складиран во црниот дроб.
На овој начин произведена гликоза делува како антифриз. Ја отстранува водата од телесното ткиво и гарантира дека малите кристали од мраз растат само надвор од клетките, ако воопшто ги има. Кога срцето конечно престанува да чука и дишењето престанува, метаболизмот работи само на задниот режач, со минимално трошење на енергија преку распаѓање на гликозата. Само кога температурата на околината се зголемува толку далеку, што дрвата жаба се топи, а ткивото на телото повторно апсорбира вода, метаболизмот повторно се одвива. Сега преостанатата гликоза треба да се транспортира назад во црниот дроб и да се чува како гликоген. Тогаш е исто така важно да се санираат неизбежните штети во шумите.
На температури над точката на замрзнување, жабите главно се потпираат на своите масни влошки за да го одржат метаболизмот. Ако зимите се затоплат во иднина, треба да се стравуваме дека овие резерви на маснотии ќе се намалат многу побрзо. Ослабените животни тогаш треба да можат да инвестираат соодветно помалку енергија во производство на потомство на пролет. Потопла клима со помалку снег може да значи и за шумските жаби дека тие замрзнуваат и одмрзнуваат почесто во нивните зимски квартови. Како резултат, ако треба премногу често да користат глукоза како антифриз, нивните залихи на гликоген може да престанат предвреме.
Исклучително долгите и студени зими секако се и посебен предизвик. На крајниот север од нивниот опсег, шумските жаби мораа да се прилагодат на тоа. Animивотните кои се дома на Алјаска се подготвуваат за сезоната на мразови со многу повеќе напор отколку нивните други видови во јужните региони. Научниците кои соработуваат со Jonон Костанцо од Универзитетот Мајами во Оксфорд (Охајо) го открија ова кога во своите климатски комори донесоа шумски жаби од различно потекло.
Дури и пред да се заледат температурите, шумските жаби од Алјаска собраа многу повеќе антифриз отколку лабораториските животни од Охајо. На пример, концентрацијата на уреа во нивната крв се зголеми за десет пати, наместо само за три пати („Theурнал за експериментална биологија“, том 216, стр. 3461). Бидејќи уреата се произведува кога се распаѓаат молекулите на протеините, таа е обилна во шумските жаби од далечниот север. За разлика од нивните роднини на југот, тие ја намалуваат мускулната маса додека се подготвуваат за претстојната зима. Покрај тоа, тие ги топат сите нивни масни наслаги на есен за да го надополнат складиштето на гликоген во нивниот црн дроб. Во споредба со жабите од Охајо, кои ги оставаат своите мускули недопрени и само жртвуваат дел од резервите на маснотии, тие складираат повеќе од трипати повеќе гликоген.
Обилните резерви на гликоген тогаш помагаат да му се спротивстави на арктичкиот амбиент. Ако шумските жаби од Алјаска постепено се ладат толку многу што крвта им се збогатува со гликоза, тие можат да преживеат температури до минус 16 Целзиусови степени. Околу две третини од водата во телото потоа се замрзнува. Роднините во Охајо ја достигнуваат оваа точка многу порано. Ако нивната телесна температура падне под минус 5 степени, овие жаби имаат мали шанси да преживеат. Тие можат да се стопат само без оштетување по неколку дена во послаби мразови. За еден ден или два, нивото на шеќер во крвта се спушта на нормалното ниво: гликозата што повеќе не е потребна, се канализира назад во црниот дроб, каде што се претвора во гликоген и се мобилизира само како антифриз кога следува студ. Кога се топат шумските жаби, родени во Алјаска, нивото на шеќер во крвта бавно се намалува. По пет дена, сепак ќе имате повеќе од десет пати поголема количина на глукоза во крвта отколку пред замрзнувачот. Тие веројатно се подготвени да осигурат дека опасноста од мраз не се спречи толку брзо - на крајот на краиштата, зимата на Алјаска трае до осум месеци.