Стеклянные лягушки становятся прозрачными во время отдыха: они извлекают эритроциты из кровообращения и «прячут» их в своей печени. Биологи и биомедицинские инженеры показали, как работает этот механизм, который позволяет лягушкам хорошо маскироваться, сообщает EurekAlert!. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Стеклянная лягушка Флейшмана, Hyalinobatrachium fleischmanni, достигает в размере не больше нескольких сантиметров. Она наиболее активна ночью, когда зеленая кожа помогает ей слиться с окружающими листьями и листвой. Но еще лучше это земноводное маскируется днем, когда спит.
Когда стеклянные лягушки отдыхают, их мышцы и кожа становятся прозрачными: так просматриваются их кости, глаза и внутренние органы. «Эти лягушки спят на нижней части больших листьев, и, когда они прозрачны, они могут идеально соответствовать цветам растительности», — объясняет Карлос Табоада (Carlos Taboada), научный сотрудник Университета Дьюка (США) и один из авторов статьи.
Красные кровяные тельца – эритроциты – умеют поглощать зеленый свет, который обычно отражается растениями и другой растительностью. В свою очередь, эти богатые кислородом клетки отражают красный свет, делая кровь — и, соответственно, кровеносную систему — хорошо видимыми, особенно на фоне ярко-зеленого листа.
Стеклянные лягушки — одни из немногих представителей наземных позвоночных, которые могут стать прозрачными (чаще такая способность встречается у морских обитателей). Ученые заметили, что эритроциты у этих лягушек исчезают из циркулирующей крови всякий раз, когда лягушки становятся прозрачными.
С помощью оптических моделей ученые доказали, что Hyalinobatrachium fleischmanni могут достичь прозрачности, потому что они выталкивают эритроциты из своих сосудов. Как предполагали ученые, клетки хранятся в одном из внутренних органов лягушки, упакованных в отражающую мембрану.
Эта догадка подтвердилась в исследовании, хотя расшифровать этот механизм было невероятно сложно. «Если эти лягушки бодрствуют, испытывают стресс или находятся под наркозом, их кровеносная система полна эритроцитов и они непрозрачны», — объясняют ученые. Единственный момент, когда можно застать лягушек прозрачными – во время сна.
Чтобы наблюдать за отдыхающими лягушками, ученые использовали метод фотоакустической микроскопии: безопасный лазерный луч света направляется на ткань – его поглощают молекулы, и свет преобразуется в ультразвуковые волны. По этим звуковым волнам создают подробные биомедицинские изображения молекул. Инструмент визуализации является неинвазивным, тихим и чувствительным.
В установке для визуализации лягушки лежали вверх лапками в чашке Петри, подобно тому, как они спят на листе, и команда направила на них зеленый лазер. Красные кровяные тельца в теле лягушки поглощали зеленый свет и излучали ультразвуковые волны, которые затем улавливались акустическим датчиком.
Получив изображения, ученые определили, что во время сна лягушки отфильтровывают почти 90% эритроцитов из кровотока и хранят их в своей печени. Когда же лягушкам нужно снова стать активными, они возвращают клетки обратно в кровоток.
Недавно мы писали об еще одном исследовании, в котором американские ученые применили метод фотоакустической визуализации. Они разработали пластырь, который используют этот метод, чтобы следить за уровнем гемоглобина в крови.
[Фото: JESSE DELIA]
