دوزیستانی مانند قورباغه‌های شیشه‌ای هنگام خواب شفاف می‌شوند– و اکنون دانشمندان چگونگی آن را کشف کرده‌اند.

این موجودات ۹۰ درصد از گلبول‌های قرمز خون را در کبد خود پنهان می‌کنند؛ کبدی که لایه‌ای بازتابنده دارد و از این رو چشم‌ها، استخوان‌ها و اندام‌های داخلی آن‌ها به اندام‌هایی تبدیل می‌شوند که قابل مشاهده‌اند.

با این حال، آن‌ها قادرند از ایجاد لخته‌ای بزرگ جلوگیری کنند و هنگامی که از خواب بیدار می‌شوند، خون دوباره در کل بدنشان جریان می‌یابد.

دکتر سونکه جانسن، نویسنده این مطالعه از دانشگاه دوک در ایالات متحده، توضیح داد: «هر وقت قورباغه‌های شیشه‌ای بخواهند شفاف شوند– که معمولا در حالت استراحت و آسیب‌پذیری در برابر شکار است– تقریبا تمام گلبول‌های قرمز را از خون خود فیلتر می‌کنند و پنهان می‌شوند. آن‌ها در کبدی بازتاب‌کننده به طریقی، از ایجاد لخته بزرگ خونی در این فرایند جلوگیری می‌کنند.»

«هروقت قورباغه‌ها نیاز داشته باشند که دوباره فعال شوند، سلول‌ها را به جریان خون باز می‌گردانند که به آن‌ها ظرفیت سوخت‌وساز برای حرکت می‌دهد.»

این موجودات– که در جنوب ایالات متحده، آمریکای مرکزی، کاراییب و شمال آمریکای جنوبی زندگی می‌کنند– حیوانات شب‌زی‌اند و روی برگ‌های شفافی که با رنگ پشت آن‌ها همخوانی دارد، وارونه می‌خوابند.

وقتی بیدارند، تشخیص آن‌ها تقریبا غیرممکن است، زیرا فقط چند سانتی‌متر طول دارند و بیشتر در شب فعال‌اند، زیرا پوست سبزشان به آن‌ها کمک می‌کند با علف‌ها و برگ‌های اطراف ترکیب شوند.

با این حال، وقت خواب استاد واقعی استتار می‌شوند.

در حالی که بسیاری از موجودات دریایی از جمله ماهی‌های یخی و مارماهی‌های لاروی می‌توانند شفاف شوند یا رنگ پوست خود را تغییر دهند، این مهارت در خشکی بسیار کمتر دیده می‌شود. قورباغه‌های شیشه‌ای این کار را انجام می‌دهند تا شکارچیان آن‌ها را سخت‌تر تشخیص دهند.

گلبول‌های قرمز در سیستم گردش خون شفاف شدن را برای اکثر حیوانات دشوار می‌کنند.

این سلول‌ها در جذب نور سبز ماهرند؛ نوری که معمولا از گیاهان و سایر نباتات منعکس می‌شود.

در عوض، گلبول‌های قرمز غنی از اکسیژن نور قرمز را منعکس می‌کنند که باعث می‌شود خون و سیستم گردش خون به‌ویژه در برابر یک برگ سبز روشن بسیار قابل مشاهده شود.

قورباغه‌های شیشه‌ای یکی از معدود مهره‌داران خاکی‌اند که می‌توانند شفاف شوند و این امر پژوهشگران را به طور خاص به آن‌ها علاقه‌مند کرده است، اما تاکنون تعداد کمی از آن‌ها این فرایند را درک کرده‌اند.

این گروه برای این مطالعه روی یک نوع خاص از قورباغه شیشه‌ای به نام هیالینوباتراچیوم فلشمانی (hyalinobatrachium fleischmanni) تمرکز کرد.

پژوهشگران برای جمع‌آوری قورباغه‌های شیشه‌ای به سراسر جهان سفر کردند و آزمایش‌های تصویربرداری روی آن‌ها انجام دادند.

آن‌ها از قورباغه‌ها برای تولید مدل‌های نوری استفاده کردند که ثابت کرد حیوانات می‌توانند با بیرون راندن گلبول‌های قرمز از رگ‌هایشان شفاف شوند.

این گروه شک کردند که شاید سلول‌ها در یکی از اندام‌های داخلی قورباغه ذخیره و در غشایی بازتابنده بسته‌بندی شده‌ باشند.

آن‌ها توضیح دادند که «به‌شدت» دشوار است که زیست‌شناسی آن در حیوانی شفاف را رمزگشایی کنند.

کارشناسان از سراسر ایالات متحده باید به گروه کمک می‌کردند تا با آن مقابله کند.

دکتر جسی دلیا، نویسنده این مطالعه، که اکنون در موزه تاریخ طبیعی آمریکا کار می‌کند، توضیح داد: «اگر این قورباغه‌ها بیدار، تحت استرس‌ یا بیهوشی باشند، سیستم گردش خون آن‌ها پر از گلبول‌های قرمز است و مات می‌شوند.»

«تنها راه مطالعه شفافیت این است که این حیوانات خوش وخرم در خواب باشند که دستیابی به آن در یک آزمایشگاه پژوهشی دشوار است.»

«ما واقعا سرمان را به دیوار می‌کوبیدیم تا راه‌حلی پیدا کنیم.»

با این حال، گروه در مورد یک فناوری تصویربرداری به نام میکروسکوپ فوتو آکوستیک، پی‌ای‌ام (PAM) اطلاعاتی به دست آورد و از آن برای کشف استفاده کرد.

این فرایند شامل پرتاب یک پرتو ایمن لیزری از نور به بافت است که مولکول‌ها آن را جذب می‌کنند و به امواج اولتراسونیک (فراصوتی) تبدیل می‌شود.

سپس از این امواج صوتی برای تهیه تصاویر زیست‌پزشکی دقیق از مولکول‌ها استفاده می‌کنند. این ابزار تصویربرداری غیرتهاجمی، بی‌صدا و حساس است.

پروفسور جونجی یائو، متخصص فناوری‌های پی‌ای‌ام (PAM) از دوک، توضیح داد: «خود گلبول‌های قرمز خون کنتراست (میزان تضاد میان دو رنگ) ایجاد می‌کنند، زیرا انواع مختلف سلول‌ها طول موج‌های مختلف نور را جذب و منعکس می‌کنند.»

«ما می‌توانستیم سیستم‌های تصویربرداری خود را به‌ویژه برای جست‌وجوی گلبول‌های قرمز و ردیابی میزان اکسیژن در گردش در بدن قورباغه بهینه کنیم.»

در طول این مطالعه، قورباغه‌ها به صورت وارونه در یک ظرف پتری (پتری دیش) خوابیدند که شبیه نحوه خوابیدن آن‌ها روی یک برگ است. سپس پژوهشگران یک لیزر سبز رنگ به آن‌ها تاباندند.

گلبول‌های قرمز خون در بدن قورباغه نور سبز را جذب و امواج اولتراسونیک ساطع کردند و بعد حسگری صوتی از این امواج برای ردیابی محل‌ آن‌ها استفاده کرد.

این گروه اکنون می‌خواهد برای درک بهتر سلامت عروق انسان این موضوع را بررسی کند که آن‌ها چطور می‌توانند آن همه سلول را در کبدشان ذخیره کنند.

دکتر دلیا افزود: «این اولین مطالعه از مجموعه مطالعاتی است که فیزیولوژی شفافیت مهره‌داران را مستند می‌کند وامیدواریم عرصه زیست‌پزشکی را برانگیزد تا فیزیولوژی کاملا غیرمعمول این قورباغه‌ها را به اهداف جدیدی برای سلامتی و پزشکی انسان تبدیل کند.»

این یافته‌ها در مجله ساینس (Science) منتشر شده است.