Химические тайны природы

Каждую осень лягушки, чтобы пережить суровую зиму, с понижением температуры замерзают и находятся в таком состоянии до самой весны.

Известно, что когда клетки живого организма подвергаются заморозке, они высыхают и со временем погибают. Чтобы избежать этого, лягушки, образно говоря, укутывают свои клетки глюкозой, которая замедляет их высыхание. Ученые называют это процессом криопротекции.

Ученые обнаружили, что криопротекторами, не дающими клеткам замерзать, служат растворы глюкозы и мочевины. Механизм защиты следующий. В крови лягушек содержаться специальные белки, которые являются центрами образования льда, их называют «nucleating proteins». Лед, образующийся первоначально в крови, начинает вымораживать клетки, выкачивать воду из клеток лягушки. И в это время печень лягушки начинает вырабатывать большое количество глюкозы, которое проникает в клетки и удерживает их от сжатия.

Если бы криопротекторов не было, замерзающая вода высушила бы клетки лягушки до полного их разрушения. Интересно, что уже с наступлением осенних холодов организм лягушек начинает готовиться к зиме: мочевина начинает накапливаться в тканях, а печень лягушек увеличивается в полтора раза и начинает активно перерабатывать гликоген в глюкозу (уровень гликогена увеличивается в три раза).

Учёные провели эксперимент, подвергая заморозке лягушек в лабораторных условиях. В ходе исследования было выявлено, что концентрация глюкозы в организме древесных лягушек, живущих в их естественной среде обитания, в 13 раз выше в мышечной ткани, в 10 раз выше в сердечной ткани и в 3,3 раза — в ткани печени, нежели у лабораторных особей. Именно эта концентрация позволяет диким лягушкам переживать низкую температуру в течение более чем 210 дней.

В ходе исследований было установлено, что лягушки, живущие в условиях естественной среды обитания, накапливают гораздо большие концентрации глюкозы в тканях организма, чем лягушки, замороженные в лабораторных условиях. Ученые считают, что именно эта дополнительная глюкозная защита обеспечивает диким лягушкам 100-процентную выживаемость при более низких температурах в течение гораздо большего времени, по сравнению с лабораторными лягушками.

Было установлено, что несравнимо большее накопление глюкозы у лягушек в природе связано с многократными процессами замораживания-размораживания, которые они претерпевают в начале осени, именно эти процессы и стимулируют у лягушек чрезвычайно активную выработку и накопление глюкозы.

Открытия, связанные с изучением замерзающих на всю зиму лягушек, имеют большое практическое значение. Ученые уверены, что когда-нибудь все лягушачьи хитрости будут ими досконально изучены и найдут свое применение в трансплантологии. Ведь если, в конце концов, получится замораживать органы так, чтобы они при размораживании не повреждались, то в распоряжении врачей окажется намного больше времени для их дальнейшей пересадки.Ранее считалось, что живой орган может сохранить свою функциональность только в случае, если в нем вообще не образуются кристаллы льда.