В тропических лесах Центральной и Южной Америки живут небольшие стеклянные лягушки, у которых сквозь кожу на брюшке можно разглядеть внутренние органы. Но во время дневного отдыха некоторые из этих земноводных становятся ещё прозрачнее. Учёные установили, что необычная маскировка связана не только со строением кожи: спящие животные временно прячут значительную часть красных клеток крови внутри печени.
Фото: Santiago Ron / Wikimedia Commons, CC BY 2.0. На снимке другой вид стеклянных лягушек — Nymphargus cochranae.
.jpg){kind=link}
Прозрачность особенно полезна животным, которые днём неподвижно сидят на нижней стороне зелёных листьев. Их тело меньше выделяется на фоне растительности, а граница между лягушкой и листом становится менее заметной. Это не означает полной невидимости: глаза, кости и отдельные органы по-прежнему различимы, но общий контраст снижается.
Главная проблема для прозрачного позвоночного — кровь. Эритроциты содержат гемоглобин и поглощают свет, поэтому сосуды хорошо заметны даже там, где кожа и мышцы пропускают его. У стеклянных лягушек обнаружился способ временно уменьшать количество эритроцитов в кровотоке, не отказываясь от этих клеток совсем.
В исследовании, опубликованном в журнале Science в декабре 2022 года, биологи изучали вид Hyalinobatrachium fleischmanni. Оказалось, что во время сна животные выводят из циркуляции около 89% эритроцитов и накапливают их в печени. В результате прозрачность тела повышается в два-три раза по сравнению с активным состоянием.
Печень у этих лягушек имеет отражающие свойства, связанные с кристаллами гуанина. Благодаря этому скопление красных клеток не превращается в яркое пятно, которое свело бы на нет маскировку. Когда животное просыпается и начинает двигаться, эритроциты вновь поступают в сосуды, а тело становится менее прозрачным.
Чтобы проследить перемещение крови, исследователи использовали фотоакустическую визуализацию. Свет определённой длины волны поглощается гемоглобином и вызывает слабые акустические сигналы, по которым можно определить расположение эритроцитов. Метод позволил наблюдать за спящими лягушками без операции и введения контрастного вещества.
Особенность эксперимента состояла в том, что обычные способы изучения организма могли исказить результат. При пробуждении, стрессе и даже под наркозом прозрачность животных менялась: кровь возвращалась в сосуды. Поэтому исследователям было важно наблюдать естественный сон и не тревожить земноводных.
Ещё более необычным оказался вопрос свёртывания крови. У большинства позвоночных столь плотное скопление эритроцитов в одном органе могло бы создавать опасность образования тромбов. Однако стеклянные лягушки способны многократно собирать и снова распределять клетки без очевидных для них последствий. Механизм такой защиты пока не установлен.
Открытие заинтересовало не только зоологов. Изучение того, как лягушки избегают закупорки сосудов при резком изменении распределения клеток, может подсказать новые направления фундаментальных исследований свёртывания крови. Но это не готовый метод лечения людей: для медицинских выводов потребуются отдельные исследования.
Важно учитывать, что подробный механизм исследован на конкретном виде стеклянных лягушек, а не доказан одинаковым для всех представителей семейства. Внешне похожие животные могут отличаться по физиологии. Тем не менее работа показала редкий пример активного управления прозрачностью тела у наземных позвоночных.
Результаты опубликованы в оригинальной научной работе; объяснение метода и его значения представлено Национальным научным фондом США. Оказывается, для успешной маскировки лягушке недостаточно прозрачной кожи: ей необходимо ещё и временно изменить распределение собственной крови.