玻璃蛙通过将红细胞包装到镜面涂层的肝脏中来实现透明度

新的研究表明，玻璃蛙——以其高度透明的腹部和肌肉而闻名——通过将几乎所有的红细胞储存到它们独特的反光肝脏中来执行它们的“消失行为”。这项由美国自然历史博物馆和杜克大学的科学家领导的研究将于周五发表在《科学》杂志上。这项工作可能会开辟与血凝块相关的新研究途径，青蛙在每天将大约90%的红细胞包装和解包到肝脏时以某种方式避免了这种情况。

“世界上有超过150种已知的玻璃蛙，但我们真的才刚刚开始了解它们与环境互动的一些真正令人难以置信的方式，”Gerstner博士后研究员、共同主要作者JesseDelia说。在博物馆的爬虫学系。

生活在美洲热带地区的玻璃蛙是夜间活动的两栖动物，它们白天倒立在与它们背部颜色相匹配的半透明叶子上睡觉——这是一种常见的伪装策略。然而，它们的肚子显示出一些令人惊讶的东西：半透明的皮肤和肌肉使它们的骨骼和器官可见，玻璃蛙因此得名。最近的研究表明，这种适应掩盖了青蛙在多叶栖木上的轮廓，使捕食者更难发现它们。

透明是生活在水中的动物的一种常见伪装形式，但在陆地上却很少见。在脊椎动物中，获得透明度是困难的，因为它们的循环系统充满了与光相互作用的红细胞。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。但根据这项新研究的结果，玻璃蛙使用了另一种策略。

“玻璃蛙通过从根本上隐藏红细胞来克服这一挑战，”来自杜克大学的该研究的共同主要作者CarlosTaboada说。“他们白天几乎停止呼吸系统，即使在高温下也是如此。”

在杜克大学，研究人员使用了一种称为光声成像的技术，该技术使用光来诱导红细胞的声波传播。这使研究人员能够在没有约束、造影剂、牺牲或手术操作的情况下绘制睡眠青蛙体内细胞的位置——这对这项研究尤为重要，因为玻璃蛙的透明度会因活动、压力、麻醉和死亡而中断。

研究人员专注于一种特殊的玻璃蛙，Hyalinobatrachiumfleischmanni。他们发现，休息的玻璃蛙通过将近90%的红细胞从循环中去除并将它们包装在含有反光鸟嘌呤晶体的肝脏中，从而将透明度提高两到三倍。每当青蛙需要再次活跃起来时，它们就会将红细胞带回血液中，从而使青蛙能够四处移动——此时，这些细胞的光吸收会破坏透明度。

在大多数脊椎动物中，聚集的红细胞会导致静脉和动脉中潜在危险的血栓。但玻璃蛙不会发生凝血，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度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，将这些青蛙的极端生理学转化为人类健康和医学的新目标，”Delia说。

该研究的其他作者包括来自杜克大学的MaomaoChen、ChenshuoMa、XiaoruiPeng、XiaoyiZhu、TriVu、JunjieYao和So?nkeJohnsen;来自南加州大学洛杉矶分校的LaimingJiang和QifaZhou;和来自斯坦福大学的LaurenO'Connell。

这项研究得到了国家地理学会的部分支持，赠款#NGS-65348R-19;人类前沿科学计划博士后奖学金#LT000660/2018-L;郭士纳家族基金会和美国自然历史博物馆理查德吉尔德研究生院提供的郭士纳学者奖学金;斯坦福大学的启动资金;杜克大学的启动资金;美国国立卫生研究院，授予#sR01EB028143、R01NS111039、RF1NS115581BRAINInitiative;杜克脑科学研究所孵化器奖;美国心脏协会合作科学奖18CSA34080277;和ChanZuckerbergInitiative拨款2020-226178。