Science：玻璃蛙如何变得透明？

玻璃蛙（glassfrog）是生活在美洲热带雨林中的一种奇特生物。它们通常在夜间活动，而白天则睡在树叶上，其绿色的皮肤与树叶融为一体。令人惊讶的是，它们的腹部是透明的，骨骼和器官清晰可见。这种适应性掩盖了玻璃蛙的轮廓，让捕食者很难发现它们。

一项新的研究表明，玻璃蛙的这种“隐身行为”是通过将几乎所有的红细胞藏到它们独特的肝脏中来完成的。这项研究由美国自然历史博物馆和杜克大学的科学家领导，于12月22日发表在《Science》杂志上。

这项工作可能会促进与血栓相关的新研究，因为玻璃蛙每天将大约90%的红细胞打包并运输到肝脏，但以某种方式避免了血凝块的产生。

共同通讯作者、美国自然历史博物馆的博士后Jesse Delia表示：“世界上有150多种玻璃蛙，但我们才刚刚开始了解它们与环境相互作用的方式，有些方式真的令人难以置信。” 

透明是水生动物常用的伪装形式，但在陆地上很少见。对于脊椎动物来说，变透明是十分困难的，因为它们的循环系统中充满了与光线相互作用的红细胞。之前的研究表明，冰鱼和鳗鱼幼体通过不产生血红蛋白和红细胞来实现透明。不过根据这项新研究的成果，玻璃蛙则使用了另一种策略。

杜克大学生物医学工程系的Carlos Taboada表示：“玻璃蛙是通过隐藏红细胞来克服这一挑战的。它们在白天几乎暂停了呼吸系统，即使在高温下也是如此。”他也是这项研究的通讯作者。

杜克大学的研究人员采用了一种称为光声成像（photoacoustic imaging）的技术，该技术利用光来诱导声波在红细胞中传播。这样研究人员就能在玻璃蛙睡觉时绘制各个细胞的位置，而无需使用造影剂或其他手术操作。这对本研究来说尤其重要，因为玻璃蛙的透明度会因活动、压力、麻醉和死亡而破坏。

研究人员集中研究了一种特殊的玻璃蛙（Hyalinobatrachium fleischmanni）。他们发现，静息状态下的玻璃蛙将血液循环中近90%的红细胞挪走，并将其包裹在含有反射性鸟嘌呤晶体的肝脏中，从而使透明度提高了两到三倍。每当玻璃蛙需要重新活跃起来时，它们就会把红细胞运输回血液中。此时，这些细胞吸收的光就会破坏透明度。

在大多数脊椎动物中，红细胞的聚集会导致静脉和动脉出现危险的血栓。然而，玻璃蛙不会出现凝血现象，这给生物学和医学研究人员提出了一系列重要问题。

“这是记录脊椎动物透明生理学的一系列研究中的第一项，它有望刺激生物医学工作，利用这些青蛙的极端生理学来实现人类健康和医学的新目标，” Delia说。

原文检索

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