【华e生活大唐编译】在现代生物医学成像技术的帮助下，研究人员终于破译了一种青蛙是如何成为伪装大师的。
玻璃蛙在休息时将血液循环中的红细胞隐藏在肝脏中，使自己变得透明。一个由多所大学的生物学家和生物医学工程师组成的团队在12月23日发表在《科学》杂志上的研究中展示了这些青蛙是如何让自己透明的。
在自然环境中很容易错过一只玻璃蛙。北方玻璃蛙(Hyalinobatrachium fleischmanni)的体长不超过几厘米，它们在夜间最活跃，因为它们绿色的皮肤有助于它们与周围的树叶和树叶融为一体。
一群玻璃蛙一起倒睡在一片叶子上，在透射的光线下展示它们的叶子伪装。但是这些两栖动物在白天睡觉的时候会成为真正的伪装大师。
“当玻璃蛙休息时，它们的肌肉和皮肤变得透明，它们的骨骼、眼睛和内脏都是可见的，”杜克大学博士后、该论文的共同第一作者卡洛斯·塔博阿达(Carlos Taboada)说。“这些青蛙睡在大叶子的底部，当它们是透明的时候，它们可以完美地匹配植被的颜色。”
许多海洋动物可以改变皮肤的颜色或变得完全透明，但这在陆地上是一种不太常见的技能。透明很难实现的一个原因是循环系统中的红细胞。红细胞擅长吸收绿光，绿光通常是植物和其他植被反射的光的颜色。作为回报，这些富氧细胞反射红光，使血液——进而扩展到循环系统——高度可见，尤其是在明亮的绿叶衬托下。
玻璃蛙是陆地上唯一能够透明的脊椎动物，这使它们成为研究的目标。塔博阿达最初是作为博士后在杜克大学专门研究透明度的生物学教授Sönke Johnsen实验室开始研究玻璃蛙的。杰西·迪利亚(Jesse Delia)在世界各地为这项研究收集了不同的玻璃蛙，他们观察到，每当青蛙变得透明时，红细胞似乎就会从循环血液中消失。
他们对动物进行了额外的成像测试，通过光学模型证明动物能够实现透明，因为它们将红细胞从血管中推出。他怀疑这些细胞被储存在包裹在反射膜中的青蛙的一个内部器官中。
对于一种透明的动物来说，破译它的生物学原理是极具挑战性的。这项研究不仅利用了杜克大学的生物学家和生物医学工程师的专业知识，还利用了美国自然历史博物馆、斯坦福大学和南加州大学的专业知识。
“如果这些青蛙是清醒的，压力或麻醉下，它们的循环系统充满了红细胞，它们是不透明的，”迪莉娅解释说，她现在是美国自然历史博物馆的博士后研究员。“研究透明度的唯一方法是让这些动物快乐地睡觉，这在研究实验室很难实现。我们真的绞尽脑汁想找到解决办法。”
但塔博阿达在研究胆绿素时，已经了解了一种名为光声显微镜(PAM)的成像技术，胆绿素是一种赋予某些青蛙标志性绿色的化合物。PAM是将一束安全的激光射入组织，然后被分子吸收并转化为超声波。然后，这些声波被用来制作分子的详细生物医学图像。这种成像工具是非侵入性的、安静的、敏感的，运气好的话，杜克大学也可以使用。
杜克大学生物医学工程助理教授、专门研究PAM技术的姚俊杰解释说:“PAM是对红细胞进行无创成像的理想工具，因为你不需要注射造影剂，这对这些青蛙来说是非常困难的。”“红细胞本身提供了对比，因为不同类型的细胞吸收和反射不同波长的光。我们可以优化成像系统，专门寻找红细胞，并跟踪青蛙体内循环的氧气量。”
在他们的成像装置中，青蛙在培养皿中倒立着睡觉，就像它们在树叶上睡觉一样，研究小组向青蛙发射了一束绿色激光。青蛙体内的红细胞吸收了绿光并发射出超声波，然后由声波传感器接收，以高空间分辨率和高灵敏度追踪它们的位置。
结果惊人地清晰: 当青蛙睡着时，它们将近90%的循环红细胞取出，并将其储存在肝脏中。一对交配的玻璃蛙，倒立在一片叶子上睡在一起。这对夫妇是在叶片上部的透射光(背光)下拍摄的。
在进一步的测试中，研究小组还发现，当青蛙活动时，红细胞从肝脏流出并循环，然后在青蛙恢复时重新聚集在肝脏中。
约翰森说:“主要的结果是，每当玻璃蛙想要透明的时候，通常是在它们休息的时候，容易被捕食的时候，它们就会过滤掉血液中几乎所有的红细胞，把它们隐藏在一个镜面覆盖的肝脏中——以某种方式避免在这个过程中产生巨大的血凝块。”“每当青蛙需要再次活跃起来时，它们就会把细胞带回血液中，这给了它们四处走动的代谢能力。”
根据迪莉娅和塔博阿达的说法，这个过程提出了一个问题，即青蛙如何安全地将几乎所有的红细胞储存在肝脏中，而不会凝结或损害它们的外周组织。他们说，下一步可能是研究这种机制，以及有朝一日如何将其应用于人类的血管问题。光声显微镜图像显示玻璃蛙在睡眠和麻醉状态下(破坏血液储存)循环的红细胞。
这项工作还介绍了玻璃蛙作为一种有用的研究模型，特别是当与最先进的光声成像相结合时。作为长期的玻璃蛙研究人员，他们对现在可供他们和感兴趣的合作者使用的新的研究途径感到兴奋。
迪利亚说:“我们可以更多地了解玻璃蛙的生理和行为，或者我们可以使用这些模型来优化生物医学工程的成像工具。”“这是因为卡洛斯和我认为这只青蛙用它的血液做了一些奇怪的事情，这导致了杜克大学和全球范围内富有成效的合作。”
“我们的成功合作是多学科如何以最协同的方式共同推进科学的一个很好的例子，”姚说。“我们对生物学和工程团队之间未来的互动感到非常兴奋。有了所有的力量，天空就是极限。”
原文链接：https://pratt.duke.edu/news/glassfrogs-hide-red-blood-cells-their-liver-become-transparent/
