Оръжията на жабите глюкозират срещу слана
Замразяването без да замръзне до смърт е нещо, което разбират не само много насекоми и други малки пълзящи животни. Някои земноводни също могат да се размразят невредими, ако по-голямата част от телесната им течност е замръзнала в лед. Преобразуването на метаболизма обаче струва много енергия - което може да намали шансовете за оцеляване и да намали шансовете за възпроизводство. Това е резултатът от канадски учени от Университета на Западен Онтарио в Лондон, които са изучавали северноамериканската дървесна жаба (Rana sylvatica), близка роднина на местната обикновена жаба (Rana temporaria). Тестваните животни идват от гора близо до Отава, където горските жаби зимуват под листата. В зимната зима обикновено има толкова много сняг, че те са добре защитени от ледени температури, дори ако въздухът се охлади до минус 30 градуса по Целзий в някои нощи.
Най-вероятно е жабите да измръзнат в края на есента, когато е паднал малко сняг, и в началото на пролетта, когато снежната покривка вече се топи на слънце. Вярно е, че температурата под листата на горското дъно рядко пада с повече от няколко градуса под точката на замръзване. Но дори при минус 1,4 градуса става критично за жабите. Когато влезете в контакт с лед, в тялото ви също могат да се образуват ледени кристали. Както показват непрекъснатите измервания на температурата на място, горските жаби, които са се скрили под листната постеля, замръзват от една до две дузини пъти през зимата и обикновено се размразяват след ден. Изследователите, работещи с Brent J. Sinclair, симулират тези мразовити фази в малки пластмасови камери, които позволяват да се анализира въздухът. Когато температурата там потъна осезаемо под точката на замръзване, дървената жаба в клетка изведнъж издиша много повече въглероден диоксид, така че драстично увеличи енергийните си разходи ("Journal of Experimental Biology", том 216, стр. 292). Това не е чудно - защото веднага щом в тялото му се образуват първите кристали лед, жабата започва да разгражда гликогена, съхраняван в черния дроб.
По този начин произведената глюкоза изглежда действа като антифриз. Той премахва водата от телесната тъкан и гарантира, че малките ледени кристали растат само извън клетките, ако изобщо са. Когато сърцето най-накрая спре да бие и дишането спре, метаболизмът работи само на задна горелка, с минимален разход на енергия чрез разграждането на глюкозата. Едва когато температурата на околната среда се повиши толкова много, че горската жаба се размрази и нейната телесна тъкан отново абсорбира вода, метаболизмът отново започва. Сега останалата глюкоза трябва да се транспортира обратно в черния дроб и да се съхранява като гликоген. Тогава също е важно да се поправят неизбежни горски щети.
При температури над точката на замръзване жабите използват предимно мастните си подложки, за да поддържат метаболизма си. Ако зимите се затоплят в бъдеще, трябва да се страхуваме, че тези запаси от мазнини ще се свият много по-бързо. Тогава изнемощелите животни трябва да могат да инвестират съответно по-малко енергия в производството на потомство през пролетта. По-топлият климат с по-малко сняг може също да означава за горските жаби, че те замръзват и се размразяват по-често през зимните им квартали. В резултат, ако твърде често се налага да използвате глюкоза като антифриз, запасите от гликоген могат да се изчерпят преждевременно.
Изключително дългите и студени зими, разбира се, също са специално предизвикателство. В далечния север от ареала им горските жаби трябваше да се адаптират към него. Животните, които са у дома в Аляска, се подготвят за мразовития сезон с много повече усилия, отколкото техните събратя в южните райони. Това откриват учените, работещи с Джон Костанцо от университета в Маями в Оксфорд (Охайо), когато докарват горски жаби от различен произход в своите климатични камери.
Още преди температурите да се заледят, горските жаби от Аляска натрупаха много повече антифриз, отколкото лабораторните животни от Охайо. Например, концентрацията на урея в кръвта им се е увеличила десет пъти, вместо само три пъти ("The Journal of Experimental Biology", том 216, стр. 3461). Тъй като карбамидът се получава при разграждането на протеиновите молекули, той е в изобилие в горските жаби от далечния север. За разлика от роднините си на юг, те намаляват мускулната си маса, докато се подготвят за наближаващата зима. Освен това те топят всичките си мастни натрупвания през есента, за да попълнят депото на гликоген в черния дроб. В сравнение с жабите от Охайо, които оставят мускулите си непокътнати и жертват само част от запасите си от мазнини, те съхраняват повече от три пъти повече гликоген.
Тогава изобилните запаси от гликоген помагат да се противопоставя на арктическа атмосфера. Ако горските жаби от Аляска постепенно се охладят толкова много, че кръвта им се обогати с глюкоза, те могат да оцелеят при температури до минус 16 градуса по Целзий. След това около две трети от водата в тялото се замразява. Роднините от Охайо достигат до този момент много по-рано. Ако телесната им температура падне под минус 5 градуса, тези жаби имат малък шанс за оцеляване. Те могат да се размразят без щети само след няколко дни при по-слаби студове. В рамките на ден-два нивото на кръвната Ви захар отново спада до нормалното ниво: Глюкозата, която вече не е необходима, се насочва обратно в черния дроб, където се превръща в гликоген и се мобилизира отново като антифриз при следващото застудяване. Когато горските жаби, родени в Аляска, се размразяват, нивата на кръвната им захар бавно намаляват. След пет дни пак ще имате повече от десет пъти количеството глюкоза в кръвта, отколкото преди фризера. Те вероятно са готови да гарантират, че опасността от измръзване не се предотвратява толкова бързо - в края на краищата зимата в Аляска продължава до осем месеца.