можно ли заморозить лягушку и разморозить
Категории статей
Ученые ставят диагноз планете
Cтолько углекислого газа, как сейчас, в атмосфере не было последние 2 млн лет, метана и закиси азота — 800 тыс. лет. Далее
Природный регулятор температуры колибри
Учитывая огромную скорость и частоту крыльев, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью. Далее
Биоразлагаемые пакеты – вред или польза?
Интересно разобраться, действительно ли такие пакеты не наносят вреда окружающей природе. Далее
Видео лекции на канале Temperatures.ru
Две видео лекции уже доступны для просмотра на канале Temperatures.ru Далее
Теплэко – тепло из ниоткуда?
К рекламе на телевидении нужно относиться очень критически, особенно когда её представляют умные люди. Далее
Популярные статьи
Польза и вред инфракрасного обогревателя (323239)
Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее
Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? (209103)
Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее
Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? (199068)
Контролируйте температуру приготовления мяса! (181108)
При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее
451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги? (164774)
451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее
Основные разделы
Точка замерзания лягушки
В период зимней спячки древесной лягушки 2/3 ее тела замерзает; она перестает дышать, а ее сердце перестает биться. Все физические процессы, такие как метаболическая активность и производство отходов останавливаются. Лягушка становится похожей на кусочек льда. Причем лесная лягушка может вынести от 10 до 15 циклов замораживания / оттаивания в течение одного сезона. Исследованием физиологических процессов в теле лягушек занималась группа ученых из Университета Майами в штате Огайо. В частности ученых интересовал вопрос, отличаются ли северные аляскинские лягушки от своих южных собратьев из штата Огайо. Исследователи проверили это экспериментальным путем, замораживая лягушек в лаборатории. Выяснилось, что особи из штата Огайо переходили в замороженное состояние уже при – 4°С, в то время как северные продолжали нормальную жизнедеятельность до – 16°С.
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. Ученые выяснили, что концентрация криопротекторов у северных лесных лягушек гораздо выше, чем у их южных собратьев.
Попутно заметим, в крови полярных рыб в высоких концентрациях встречается глицерин: вместе с некоторыми белками он выступает в роли антифриза, снижающего температуру замерзания крови. Ту же роль играют глицерин и трегалоза в гемолимфе некоторых морозостойких насекомых.
Исследования лесных лягушек и других хладостойких организмов помогают ученым найти пути, с помощью которых живые органы и ткани могут быть заморожены и разморожены без повреждения, и это очень важно в таких областях, как трансплантация органов. Ведь в случае необходимости транспортировки трансплантатов в отдаленные участки земного шара наилучшим методом сохранения их является именно заморозка.
Посмотрите интересное видео снятое английским кинорепортером Steve Downer о том, как просыпается замороженная лягушка.
Лягушкам выжить после заморозки помогает вещество X
23-08-2013, 08:02 | Наука и техника / Естествознание | разместил: VP | комментариев: (0) | просмотров: (2 710)
Американские исследователи выяснили, почему лягушки продолжают жить после глубокой заморозки. Правда не все, для некоторых видов сильное охлаждение все же остается смертельными. Ученые установили, что к морозу устойчивы только земноводные, обитающие в холодных регионах планеты. Весь секрет их выносливости кроется в сложных биохимических процессах, которые происходят в крови. Эксперимент проводили на лягушках, пойманных на Аляске.
Лягушек американские ученые поймали вблизи города Фэрбанкса, в самом центре Аляски. Температуры зимой здесь опускаются до минус 54 градусов. А средняя январская составляет 23 градуса ниже ноля. Впрочем, такие трескучие морозы земноводных вида Rana Sylvatica всего лишь вгоняют в глубокий сон до самой весны. А оттаяв весной, они вновь начинают скакать и квакать, как ни в чем не бывало.
Итак, отловленных лягушек биологи заморозили до минус 16 градусов. А затем начали внимательно наблюдать за всеми процессами, которые происходят в их организме буквально на молекулярном уровне. В первую очередь ученые обращали внимание на то, как меняется состав крови и что происходит с внутренними органами испытуемых.
Как оказалось, в холоде у лягушек сильно раздувается печень. Из-за этого в ней образуется огромное количество гликогена, который затем перерабатывается в глюкозу. Она не только обеспечивает клетки энергией, но и играет роль антифриза. Все это вместе с повышенным содержанием мочевины в плазме обеспечивает животных надежными криопротекторными свойствами. Так, по словам автора исследования Джона Констанца, осенью лягушки превращаются в «ходячую печень». К слову, животные, устойчивые к морозам, живут во многих уголках планеты, в том числе и на территории России, рассказывает журналист-натуралист Александр Хабургаев.
«У нас это сибирский углозуб. Есть такой родственник нашего тритончика, который водится в вечной мерзлоте. Этих углозубов регулярно в вечной мерзлоте откапывают. Причем в отличие от американской лягушки, наш углозуб может мерзнуть по несколько лет. Никто не знает, сколько он там в вечной мерзлоте так сохраняется. Может, он там даже еще вместе с мамонтами замерзал», — предполагает Хабургаев.
Изучая анализы, ученые обнаружили и еще одно вещество, ранее им не встречавшееся. Сейчас биохимики пытаются выяснить, что же это за таинственная субстанция, позволяющая лягушкам выживать после заморозки. При этом исследователи обращают внимание, что лягушки того же вида из умеренного пояса синтезируют глюкозу, мочевину и вещество X в намного меньших количествах, поэтому речь идет не об уникальной особенности вида в целом, а о приспособлении к суровым условиям зимы на уровне отдельной популяции. В принципе, как замечает Александр Хабургаев, подобные процессы происходят в организме многих животных.
Исследования биохимических особенностей, которые позволяют животным выдерживать практически полное замерзание, имеют прикладной характер. Сохранение органов и тканей человека путем заморозки активно используется в медицинской практике. Некоторые даже пытаются замораживать и все тело целиком сразу после наступления смерти в расчете на то, что в будущем медики смогут оживить пациента. Большинство ученых, впрочем, смотрят на такие попытки скептически.
Замороженная лягушка
На фото — аляскинская лесная лягушка (Rana sylvatica). Каждый сентябрь в лесах и болотах Аляски, Канады и севера США можно наблюдать занимательное зрелище: с наступлением холодов лягушки буквально замораживаются на семь месяцев: лед покрывает тело животного, сердце останавливается, кровь перестает циркулировать, легкие не работают. А с приходом весны лягушки благополучно оттаивают.
Толерантность к замерзанию — удивительное свойство амфибий, живущих в регионах с суровыми зимами. Давно известно о животных, которые могут переживать длительные заморозки (помимо многих беспозвоночных к ним относятся и некоторые позвоночные), но изучать их физиологию начали только сравнительно недавно. У лесной лягушки огромный ареал: она обитает от Аляски и до остальных северных штатов США. Однако отличаются ли северные аляскинские популяции от своих южных собратьев? Группа ученых из Университета Майами в Огайо проверила это экспериментальным путем, замораживая лягушек в лаборатории. Выяснилось, что особи из штата Огайо переходили в замороженное состояние уже при –4°С, в то время как северные продолжали нормальную жизнедеятельность до –16°С. Но и это не предел, ведь известно, что температура зимой опускается ниже –25°С.
На видео показан процесс замерзания и оттаивания аляскинской лесной лягушки
Ученые выяснили, что за способность противостоять холоду ответственны так называемые криопротекторы — растворы жидкостей, понижающие точку замерзания воды. У лягушек криопротекторами служат растворы глюкозы и мочевины. Если криопротекторов нет, замерзающая вода, расширяясь, разрывает клетки и убивает их. Понижение температуры в природе происходит постепенно, и у амфибий есть шанс подготовиться: мочевина начинает накапливаться в тканях, а печень лягушек увеличивается в полтора раза и активно перерабатывает гликоген в глюкозу. Концентрация этих криопротекторов не позволяет замерзнуть всей воде — а аляскинские лесные лягушки способны пережить заморозку вплоть до 65% воды в организме. И действительно, концентрация криопротекторов у северных лесных лягушек оказалась гораздо выше, чем у их южных собратьев.
А так выглядит аляскинская лесная лягушка в теплое время года. Фото с сайта bbc.co.uk
Стоит отметить, что эти исследования исключительно полезны для человечества, ведь они не только дают возможность понять, как животные выживают в экстремальных условиях, но и открывают новые пути в медицине. Замораживание живых органов и тканей является камнем преткновения на пути развития трансплантологии. Ведь в случае необходимости транспортировки трансплантатов в отдаленные участки земного шара наилучшим методом сохранения их является именно заморозка. Однако пока нет достаточно качественных методов сохранения прижизненного состояния клеток. Возможно, проблема состоит в их большом размере и сложной структурной организации. Но это ученым еще предстоит выяснить.
Примечание. В интернете ходит вирусное фото замороженной «аляскинской древесной лягушки» (“Alaskan Tree frog”) — см., например, здесь. Мы тоже сначала попались на эту удочку, потому что фото очень симпатичное. На самом деле такого вида — «аляскинская древесная лягушка» — не существует, а на фото — изображение садовой скульптуры. Разоблачения см., например, здесь и здесь.
Почему замороженные лягушки оживают, а люди — нет
Каждую осень эти лягушки, чтобы пережить суровую зиму, с понижением температуры замерзают и находятся в таком состоянии до самой весны. Причем, оттаивая, они выглядят гораздо лучше, чем, к примеру, кусок мяса, которое после такого же срока хранения вытащили бы из холодильника.
Ученые из Университета Аляски в Фэрбенксе и Института Биологии Арктики (UAF) при этом университете провели серию опытов как на лабораторных лягушках, так и на лягушках, находящихся в естественной среде обитания. По итогам этих исследований оказалось, что хладостойкость у лягушек, живущих в природе, гораздо более высокая, чем считалось ранее.
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.
Концентрация сахара внутри клетки помогает также сбалансировать концентрацию солей, которые образуются в процессе образования льда, за пределами клетки. Сахар и другие криопротекторы удерживают воду внутри клетки, препятствуя тем самым ее гибели.
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. Концентрации глюкозы у лягушек в их среде обитания были в 13 раз выше в мышечной ткани, в 10 раз выше в сердечной ткани и в 3,3 раза выше в ткани печени по сравнению с данными лабораторных лягушек.
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.
Сердце лягушки зимой останавливается.
Как зимуют лягушки? Сердце лягушки останавливается и запускается вновь весной.
Температура тела этого холоднокровного земноводного стремится к температуре окружающей его среды, что характерно для амфибий. 5
Лето в национальном парке «Денали», расположенном в самом центре Аляски, – теплое и приятное время года. Это прекрасная среда обитания для древесных лягушек, ведь там много насекомых, которыми они питаются. Однако зимы в этом районе Аляски невероятно суровы: средняя температура января вблизи административного здания национального парка «Денали» достигает –17°C, самая низкая температура составила –48°C. 6
Как зимуют лягушки?
Подготовив свое сердце и все тело к зиме, лягушка находит в земле небольшое чашеобразное углубление, оставшееся от корневища какого-либо растения, для обеспечения теплоизоляции, выстилая его поверхность сухой травой и веточками. Затем лягушка зарывается в свое укрытие и впадает в зимнюю спячку. Снег, покрывающий эту «берлогу», обеспечивает дополнительную теплоизоляцию и защищает зимой лягушку от чрезвычайно низкой температуры. 9
С приходом весны древесная лягушка заканчивает свое поистине удивительное превращение. Всего за несколько часов замороженное тело лягушки оживает: восстанавливаются нормальное дыхание, сердцебиение, кровообращение, а также работа мозга и всех функциональных систем. Лягушка снова может двигаться, прыгать и спариваться. 12
Некоторые приверженцы теории эволюции заявляют, что древесная лягушка – загадка природы – своеобразный Рип Ван Винкль животного мира. 13
Необычайная способность древесной лягушки восстанавливаться после замерзания заставляет некоторых ученых верить в то, что и человеческий организм или, по крайней мере, отдельные его органы можно замораживать, а затем возвращать к жизни. 13 Возможно это или нет – мы увидим в будущем.
Генетическая программа древесной лягушки была создана таким образом, чтобы позволить ей успешно существовать в условиях экстремального климата. Без своей способности «оттаивать» древесная лягушка не смогла бы обитать в этом регионе. Ученые обнаружили несколько способов, посредством которых древесная лягушка выполняет этот необыкновенный «трюк». 14
Некоторые детали: сотворенный вид лягушек и морозоустойчивость
Как это характеризует первую лягушку, сотворенную около шести тысяч лет назад? Существовал ли один изначально «сотворенный род» лягушек, представленный сегодня подотрядом Neobatrachia, из которого возникли современные морозоустойчивые виды лягушек, и значит ли это, что остальные представители семейства утратили эту способность? Это возможно. Факт гибридизации многих видов лягушек позволяет нам предполагать, что «сотворенный род» лягушек находится на уровне семейства или даже более высоком уровне.
Возможно, разнообразие современных видов лягушек обусловлено тем, что некоторые их виды выжили за пределами Ноевого ковчега, о чем свидетельствует обширная география обитания семейств лягушек на планете.