У этой лягушки зимой может перестать биться сердце, а значительная часть воды в теле превращается в лёд. Весной она оттаивает и снова прыгает по лесу. Это не смерть с последующим чудом, а подготовленное состояние выживания.
2. Зимовка почти на поверхности
Североамериканская лесная лягушка зимует в лесной подстилке, под листьями и тонким слоем почвы. Температура там может опускаться ниже нуля.
Когда лёд появляется на коже, замерзание распространяется на внеклеточную жидкость. Лёд образуется между клетками и в полостях тела, но не должен заполнять внутренность самих клеток.
Вода выходит из клеток к растущему льду. Клетки обезвоживаются и сжимаются, кровообращение прекращается, дыхательные движения исчезают.
3. Сахар вместо антифриза
Начало замерзания запускает расщепление запасённого в печени гликогена. В кровь выбрасывается большое количество глюкозы, которая распределяется по тканям до остановки сердца.
Глюкоза работает как криопротектор — вещество, уменьшающее повреждение при замораживании. Она удерживает часть воды в жидком состоянии и помогает защищать белки и мембраны.
Важна и мочевина. Осенью её концентрация повышается, особенно при обезвоживании. Она защищает клетки от осмотического стресса и дополняет действие глюкозы.
4. Как запускается сердце?
При потеплении лёд начинает таять. Вода возвращается в клетки, восстанавливается кровообращение, а затем дыхание и движения.
Оттаивание тоже опасно: резкий приток кислорода способен образовывать активные молекулы, повреждающие ткани. Лягушка усиливает антиоксидантную защиту и заранее перестраивает обмен веществ.
Способности различаются у популяций. Животные из субарктической Аляски выдерживают более сильный холод, чем лягушки умеренных районов.
5. Где заканчивается морозостойкость?
Лесная лягушка не превращается в цельный кусок льда. Замерзать может примерно 65–70 процентов воды тела, главным образом вне клеток.
Длительность и скорость охлаждения имеют значение. Слишком быстрое замерзание не оставляет времени для распределения глюкозы. Чрезмерно низкая температура или повреждение зимнего укрытия могут оказаться смертельными.
Потепление климата не обязательно облегчает зимовку. Частые оттепели и повторные заморозки расходуют энергетические запасы.
6. Что говорит наука
Лабораторные исследования подтвердили, что лесные лягушки переживают замерзание значительной доли воды тела. Эксперименты показали защитную роль глюкозы и мочевины.
Подтверждены остановка сердцебиения и дыхания во время замерзания, а также последующее восстановление. Наиболее вероятно, что успех обеспечивают управляемое образование внеклеточного льда, криопротекторы, подавление обмена веществ и защита от окислительного стресса.
Учёные продолжают выяснять, почему северные популяции столь выносливы. Эти исследования интересны медицине, но технологии безопасной заморозки человека из них пока не получилось.
7. Итог
Лягушка «оживает» потому, что не умирает: её клетки остаются живыми внутри временно остановленного организма. Она не избегает льда, а управляет им.
Подпишитесь, если хотите узнать о других мастерах экстремального выживания.
