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Jan. 10 2023

玻璃蛙憑什麼變透明?祕密就在血液裡!

  • 趴在玻璃上的雌馬緒比玻璃蛙(Hyalinobatrachium mashpi),體內器官及發育中的卵清晰可見。PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

    趴在玻璃上的雌馬緒比玻璃蛙(Hyalinobatrachium mashpi),體內器官及發育中的卵清晰可見。PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

  • 守護著三堆蛙卵的熊拉帕爾馬玻璃蛙( Hyalinobatrachium valerioi)。 PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

    守護著三堆蛙卵的熊拉帕爾馬玻璃蛙( Hyalinobatrachium valerioi)。 PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

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這種透明兩生類睡眠時的驚人隱身策略,或許有助於人們進一步解析凝血機制。

趴在玻璃上的雌馬緒比玻璃蛙(Hyalinobatrachium mashpi),體內器官及發育中的卵清晰可見。PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

趴在玻璃上的雌馬緒比玻璃蛙(Hyalinobatrachium mashpi),體內器官及發育中的卵清晰可見。PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

瞻星蛙科(Centrolenidae)的玻璃蛙原生於中美洲和中南美洲的森林,憑著一身半透明的皮膚和肌肉,與森林背景完美融為一體而得名。如果將玻璃蛙翻過身來(視覺效果非常震撼),不需要解剖也能看到牠的心臟、肝臟,以及盤成圈的腸道。

近期發表在《科學》(Science)期刊上的研究發現,這些動物除了透明的皮膚與肌肉外,另有其他有能讓自己變透明的驚人機制。

研究發現,弗氏玻璃蛙(Hyalinobatrachium fleischmanni)在睡覺時,會將體內89%的鮮紅色紅血球收集到肝臟中,而肝臟外層包裹著襯有結晶層的囊袋。玻璃蛙不僅藉由結晶層反射入光線,使自己幾乎不可見,透明度更隨著紅血球消失提升了兩到三倍。科學家認為這有助於玻璃蛙躲避獵食者。

「我們的組織充滿了會吸收與散射光的物質,使『透明』這件事非常困難,也極其罕見。」

紐約美國自然史博物館(American Museum of Natural History)博士後研究員、國家地理探險家的研究作者之一傑西.德立雅(Jesse Delia)說:「紅血球也會吸收大量光線,但我們發現玻璃蛙可以將紅血球藏在肝臟裡。」

睡眠的祕密

包含磷蝦、樽海鞘在內,許多水生生物都渾身透明,但這在陸生生物卻非常罕見,也難怪科學家長期以來對玻璃蛙融入周遭環境的能力感到十分好奇。

但在這次的研究之前,從來沒有人注意過玻璃蛙紅血球的現象──或許這是因為這個現象只在玻璃蛙睡覺的時候發生。

守護著三堆蛙卵的熊拉帕爾馬玻璃蛙( Hyalinobatrachium valerioi)。 PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

守護著三堆蛙卵的熊拉帕爾馬玻璃蛙( Hyalinobatrachium valerioi)。 PHOTOGRAPH BY JAIME CULEBRAS

但更關鍵的是,由於玻璃蛙是夜行性動物,導致研究牠們的人往往也在夜間進活動。

「我在晚上上工,因此看到的全是醒著的野生玻璃蛙。」以玻璃蛙親代照護為部分博士論文題目的德立雅說:「直到當我把一隻玻璃蛙飼養起來,並看到牠趴在玻璃上睡覺的時候,我們才意識到⋯⋯事有蹊蹺。」

但下一步是,要怎麼研究它呢?

聲音與玻璃蛙

雖然玻璃蛙讓人印象深刻的能力用肉眼就看得到,但要理解它的原理是什麼,還需要一種稱為「光聲顯微鏡」的造影技術。

主導研究的杜克大學生物學家卡洛斯・塔波達(Carlos Taboada)說:「當色素吸收光線時,部分光能會轉換成熱能,而熱能又會導致局部壓力變化,從而產生了聲波。」

德立雅補充說:「這些事情在我們身旁不斷發生。從理論上來說,所有會吸收光線的東西,都在產生聲波。」

在實驗室中,科學家們以一連串的造影技術拍攝弗氏玻璃蛙。例如透過光學光譜學(optical spectroscopy)量化玻璃蛙睡眠期間透明度的增幅,或是以光聲顯微鏡辨識消失在肝臟內的紅血球。

研究團隊還利用光聲顯微鏡,檢測在血液中負責運輸氧氣的血紅蛋白,發現弗氏玻璃蛙在睡覺的時候,血液循環中的含氧血紅蛋白數量,要比平常活動時要低上96.6%。

弗朗西斯科基多大學演化生物學家、國家地理探險家胡安・曼努埃爾・瓜亞薩明(Juan Manuel Guayasamín)在電子郵件中寫道:「據我所知,這百分之百是項嶄新的發現。」

並未參與此次研究的瓜亞薩明表示:「研究透明度的演化離不開兩大要點──是什麼導致這個現象?又是如何做到的?這篇論文漂亮的回答了第二個問題。」

人類的福音?

這些發現可不只是有趣或是奇特而已,研究人員認為研究成果或許還能推進人類醫學進步。

這是因為在人類身上,許多紅血球聚集在某處通常會形成血塊,並可能導致如血栓這般因血管堵塞而危及生命的情況。但對玻璃蛙來說,牠們似乎能夠毫無負擔的隨意凝聚、擴散紅血球。

塔波達說:「而且這些動物在受傷時,依舊能維持正常的凝血能力。」

也就是說,這些動物可能身懷醫學研究者尋找了幾十年的東西──一套既能防止過度出血,也能避免過度凝血的生物機制。

塔波達說:「這堪稱血液學的聖杯,可能就藏在眾目睽睽下小小雨林青蛙的透明皮膚上。」

 

延伸閱讀:厄瓜多發現兩種新的「玻璃蛙」物種 這種「浪漫蜥蜴」是澳洲動物走私的最大受害者

FEB. 2023

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