По време на зимна разходка из горите на Аляска може да прекрачите нещо, което прилича на мъртва жаба, вкочанена под листата. Очите ѝ са покрити с лед, сърцето ѝ не бие, а белите дробове не функционират.

И все пак, тази жаба е жива.

Щом настъпи пролетта, тя ще се размрази, ще се събуди и ще отскочи, сякаш зимата никога не е била. Този трик кара много учени, които се опитват да запазят човешки органи живи извън тялото, сериозно да се замислят.

Горските жаби (Lithobates sylvaticus, известни още като Rana sylvatica) обитават по-северни райони от всяко друго земноводно, като се срещат дори отвъд Северния полярен кръг. За разлика от повечето жаби, те не прекарват зимата под водата. Вместо това се скриват под нападалите листа и се отдават на студа. Когато температурите паднат под нулата, до 65–70% от водата в телата им замръзва. Дишането и нервната дейност спират напълно.

„Всъщност това животно е клинично мъртво“, споделя пред сп. The Scientist Шанън Тесие от болницата „Масачузетс Дженерал“ (Massachusetts General Hospital), чиито изследвания черпят опит от животни, способни да понасят замръзване.

„Ако вземете замръзнала жаба в ръце, тя буквално се усеща като камък“, добавя Раша Ал-Атар, биолог в лабораторията на Тесие.

След това, когато температурите се повишат, жабата се размразява и възстановява жизнените си функции. „И продължава деня си така, сякаш нищо не се е случило“, казва Ал-Атар.

Тази способност се е развила като прецизно синхронизирана верига от промени, които предпазват клетките от разрушителното въздействие на замръзването. Както може да се предположи, тя изглежда изключително полезна за редица нужди, като някои от приложенията ѝ биха могли да спасят десетки хиляди човешки живота всяка година.

Замразяването обикновено убива клетките, като ги разкъсва отвътре. Образуват се ледени кристали, които пробиват клетъчните мембрани и водят до разрушаване на деликатните структури. Хората не могат да оцелеят при този процес, поради което криониката си остава в сферата на научната фантастика. Засега.

Горските жаби обаче постъпват по различен начин. Те принуждават леда да се образува извън клетките, а не вътре в тях. Същевременно черният им дроб насища организма с глюкоза. Бъбреците спират да отделят урина, което позволява на уреята да се натрупва в кръвта. В комбинация захарта и уреята действат като криопротектори – буквално като естествен антифриз.

Този биохимичен коктейл предпазва клетките от свиване или спукване по време на замразяване и размразяване. Освен това процесът не се случва само веднъж; в естествената си среда жабите преминават през многократни цикли на замразяване и размразяване през зимата.

„Резултатите ни показват, че аляските горски жаби могат да оцелеят при замръзване с продължителност до 7 месеца и минимални температури под -18°C“, съобщава екипът на Ларсън.

Единствено сибирските саламандри (Salamandrella keyserlingii) могат да се мерят с тях. Тези земноводни също се размразяват и съживяват с настъпването на пролетта, демонстрирайки забележителна устойчивост на температури, достигащи до -50°C.

За хирурзите, извършващи трансплантации, времето е враг. След като бъдат извадени от донора, повечето органи остават годни за употреба само броени часове.

„Поставяте органа в плик с лед и бързате към реципиента. Разполагате с време от порядъка на няколко часа“, казва Коркут Уйгун от „Масачузетс Дженерал“.

Този кратък времеви прозорец определя начина, по който е изградена цялата система за трансплантации. Органите не могат да се складират или транспортират гъвкаво. В САЩ всеки ден умират около 13 души, докато чакат трансплантация.

Жабите от Аляска обаче подсказват, че това ограничение не е неизбежно.

Тонер, Уйгун, Тесие и техните колеги са започнали да прилагат стратегиите на жабите в медицината. Те не се опитват да превърнат хората в земноводни. Вместо това, те сега внимателно изучават тези животни за улики как тази фантастична способност може да бъде пренасочена за съхранение на органи.

Един урок е контролът на леда. Жабите позволяват образуването на лед на предвидими места. Вдъхновени от това, изследователите идентифицирали бактериални продукти, които помагат за задействане на образуването на лед извън клетките, намалявайки щетите по време на замразяване.

Друг ценен извод идва от глюкозата. Дървесните жаби използват огромни дози захар, които биха отровили човешките клетки. Така екипът на Тонер разработил модифициран глюкозен аналог, който клетките не могат да метаболизират.

Заобиколното решение проработило. Използвайки аналога заедно с контролирано охлаждане, учените запазили черния дроб на плъхове до четири дни. По-късно те трансплантирали свински бъбрек, който е бил замразен повече от седмица. Съвсем наскоро те увеличили тази граница до десет дни.

Горските жаби не мислят за списъци с чакащи за трансплантация. Те замръзват, защото зимата го изисква, но изследванията върху стратегията им за оцеляване се появяват в момент, когато медицината е готова да се вслуша в природата.

Снимка: Unsplash/Janet M. Storey

Виж още: Това е датата, когато ще може да се сдобиете с първия в света телефон с три 200-мегапикселови камери