Как лягушки переживают лютые зимы

Северные леса Канады и Аляски отличаются резкими температурными диапазонами. В этих регионах летние дни длятся до 24 часов, а температура может достигать 32 °C. С другой стороны, зимний сезон сулит местным жителям крайне низкие температуры: около -46 °C.

Зимой всем представителям флоры и фауны в этих суровых местах пришлось найти собственные уникальные способы выживания. Лягушки (как и другие земноводные) переносят холодную субарктическую зиму в состоянии спячки. На Аляске, например, обитает древесная лягушка (Lithobates sylvaticus, также Rana sylvatica), амфибия длиной около 7 сантиметров. И это единственная известная науке лягушка, которая живёт поблизости от Полярного круга.  

Остальные лягушки обычно переживают северные зимы под водой – в озерах, ручьях и прудах. В этот период их тело охлаждается и впадает в состояние анабиоза, но температура тела все же не опускается ниже нуля, точки замерзания воды. А вот у вышеупомянутых лесных лягушек другая стратегия выживания: они впадают в спячку, зарывшись в лесную подстилку, так что они не защищены от минусовых температур. И буквально замерзают! 

Жизненный цикл этих лягушек давно интересовал ученых: в течение нескольких месяцев температура тела амфибий остается на уровне -6°С. Функции организма лягушки при этом останавливаются: она не дышит, а ее сердце перестает биться. Вся вода внутри земноводных замерзает до весны, когда лягушка оттаивает, «включает» свое сердце, отогревается и начинает искать партнера для продолжения рода. 

В исследовании, проведенном Доном Ларсоном из Университета Аляски в Фэрбенксе, группа исследователей изучала, как эти лягушки меняют свою физиологию, чтобы выжить. Ведь большинство животных не могут пережить заморозку: если внутри тела образуются кристаллы льда, они могут проколоть кровеносные сосуды. А ещё по замороженной крови не будут передаваться питательные вещества и кислород к органам, что приведет к метаболическим нарушениям. Наконец, лед может повредить клетки, вытягивая воду и вызывая обезвоживание из-за сломанных клеточных стенок, что станет формой повсеместного и смертельного внутреннего повреждения.

Тем не менее, оказалось, что древесные лягушки научились замораживать себя на срок до восьми месяцев в году. Они совершили, казалось бы, биологическое чудо. Когда на коже лесной лягушки начинают образовываться кристаллы льда, запускается мощная реакция адреналина, очень похожая на реакцию «бей или беги» у млекопитающих. Тогда лягушка наполняет свой кровоток «сахаром», который действует как антифриз и защищает клетки. 

Выяснилось, что перед впадением в спячку у земноводного в полтора раза увеличивается печень, а уровень гликогена возрастает втрое. Сам процесс замораживания происходит медленно, и в этот период печень перерабатывает гликоген в глюкозу, которая, в свою очередь, позволяет клеткам сохранить свою структуру. Эксперты отметили, что осенью лягушки буквально превращаются в «ходячую печень». 

60% воды из клеток лягушачьего организма становится льдом, остальное заполняет глюкоза, и земноводные переживают самые суровые, вплоть до -50°С, зимы.

У среднестатистического человека нормальный уровень сахара в крови составляет 90 микрограмм на 100 миллилитров крови. У замерзшей лесной лягушки уровень сахара в крови в 450 раз выше! Такое количество могло бы убить человека, но это ключ к выживанию древесных лягушек, поскольку их метаболизм практически останавливается.