玻璃蛙（glassfrog）是生活在美洲熱帶雨林中的一種奇特生物。它們通常在夜間活動，而白天則睡在樹葉上，其綠色的皮膚與樹葉融為一體。令人驚訝的是，它們的腹部是透明的，骨骼和器官清晰可見。這種適應(yīng)性掩蓋了玻璃蛙的輪廓，讓捕食者很難發(fā)現(xiàn)它們。

一項新的研究表明，玻璃蛙的這種“隱身行為”是通過將幾乎所有的紅細(xì)胞藏到它們獨特的肝臟中來完成的。這項研究由美國自然歷史博物館和杜克大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，于12月22日發(fā)表在《Science》雜志上。

這項工作可能會促進與血栓相關(guān)的新研究，因為玻璃蛙每天將大約90%的紅細(xì)胞打包并運輸?shù)礁闻K，但以某種方式避免了血凝塊的產(chǎn)生。

共同通訊作者、美國自然歷史博物館的博士后Jesse Delia表示：“世界上有150多種玻璃蛙，但我們才剛剛開始了解它們與環(huán)境相互作用的方式，有些方式真的令人難以置信?！?nbsp;

透明是水生動物常用的偽裝形式，但在陸地上很少見。對于脊椎動物來說，變透明是十分困難的，因為它們的循環(huán)系統(tǒng)中充滿了與光線相互作用的紅細(xì)胞。之前的研究表明，冰魚和鰻魚幼體通過不產(chǎn)生血紅蛋白和紅細(xì)胞來實現(xiàn)透明。不過根據(jù)這項新研究的成果，玻璃蛙則使用了另一種策略。

杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的Carlos Taboada表示：“玻璃蛙是通過隱藏紅細(xì)胞來克服這一挑戰(zhàn)的。它們在白天幾乎暫停了呼吸系統(tǒng)，即使在高溫下也是如此。”他也是這項研究的通訊作者。

杜克大學(xué)的研究人員采用了一種稱為光聲成像（photoacoustic imaging）的技術(shù)，該技術(shù)利用光來誘導(dǎo)聲波在紅細(xì)胞中傳播。這樣研究人員就能在玻璃蛙睡覺時繪制各個細(xì)胞的位置，而無需使用造影劑或其他手術(shù)操作。這對本研究來說尤其重要，因為玻璃蛙的透明度會因活動、壓力、麻醉和死亡而破壞。

研究人員集中研究了一種特殊的玻璃蛙（Hyalinobatrachium fleischmanni）。他們發(fā)現(xiàn)，靜息狀態(tài)下的玻璃蛙將血液循環(huán)中近90%的紅細(xì)胞挪走，并將其包裹在含有反射性鳥嘌呤晶體的肝臟中，從而使透明度提高了兩到三倍。每當(dāng)玻璃蛙需要重新活躍起來時，它們就會把紅細(xì)胞運輸回血液中。此時，這些細(xì)胞吸收的光就會破壞透明度。

在大多數(shù)脊椎動物中，紅細(xì)胞的聚集會導(dǎo)致靜脈和動脈出現(xiàn)危險的血栓。然而，玻璃蛙不會出現(xiàn)凝血現(xiàn)象，這給生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究人員提出了一系列重要問題。

“這是記錄脊椎動物透明生理學(xué)的一系列研究中的第一項，它有望刺激生物醫(yī)學(xué)工作，利用這些青蛙的極端生理學(xué)來實現(xiàn)人類健康和醫(yī)學(xué)的新目標(biāo)，” Delia說。

原文檢索

Carlos Taboada, Jesse Delia, Maomao Chen, Chenshuo Ma, Xiaorui Peng, Xiaoyi Zhu, Laiming Jiang, Tri Vu, Qifa Zhou, Junjie Yao, Lauren O’Connell, Sönke Johnsen. Glassfrogs conceal blood in their liver to maintain transparency. Science, 2022; 378 (6626): 1315 DOI: 10.1126/science.abl6620