生物学的な奇跡 - ウッドフロッグ

• 生物学的な奇跡: ウッドフロッグ

  • ウッドフロッグは冬の間に冬眠しながら体が凍りつくという、独特の生存戦略を持つ
  • アラスカとカナダ北部の森林で極度の寒さに耐えて生き延びる
  • ほとんどのカエルは水中で冬眠するが、ウッドフロッグは森の地表の落ち葉の中で冬眠する
  • この戦略のおかげで春にすばやく活動を始めることができ、小さな池や雪解け水の水たまりで繁殖できる

• 冬眠中の生理的変化

  • 冬が始まると、ウッドフロッグの腹腔と内臓は氷で満たされる
  • 肝臓で作られたブドウ糖が細胞内に取り込まれ、細胞が凍らないように保護する
  • 細胞の外側では氷が形成されるが、内側は凍らないようにして致命的な損傷を避ける
  • 冬眠中は筋肉の動き、心拍、呼吸が止まり、春になると内側からゆっくり解凍される

• 人間との関連性

  • ウッドフロッグの血糖調節能力は、糖尿病管理への洞察をもたらす可能性がある
  • 凍結と解凍の際に損傷なく臓器を保存する方法の研究に役立つ可能性がある
  • 血液循環を停止して再開できる能力は、心停止や脳卒中後の治療に有用である可能性がある

[GN⁺]

Hacker Newsの意見

• 『Winter World』という本は、動物たちが寒い冬をどのように生き延びるかを扱っており、生物学者のBernd Heinrichが書いた興味深い本

  • 本書ではリスがどのように冬を越すのかを説明し、基本原理についても面白く解説している
  • 例えば、リスが体温を維持するために必要なカロリーと松ぼっくりのカロリーを計算し、何個食べなければならないかを説明している

• ウッドフロッグの心臓が冬の間に凍りついたあと再び動き始めるメカニズムは、いまだに解明されていない

  • カエルが凍結して心拍や脳活動がない状態から、解凍されると再び生き返るという点が最も興味深い
  • どのようなメカニズムが働いているのか想像しがたい

• ウッドフロッグは冬の間に何度も凍結と解凍を繰り返すことがあり、体内の水分の65%以下が凍る必要がある

  • 関連情報はWikipediaで確認できる

• カエルを凍らせて数世紀後に解凍することが可能なのか気になる

  • カエルが記憶を形成し、凍結と解凍の過程の後でもその記憶を維持できるのか気になる

• ウッドフロッグは3〜5年ほど生き、最大5回の凍結と解凍を経験しうる

  • この過程で細胞損傷がどの程度蓄積するのか、また短い寿命のためにどこまでそれに耐えられるのか気になる
  • 複雑な生物は再生能力を犠牲にする傾向がある

• 水生のカメは別の冬眠戦略を使う

  • 空気呼吸をするが氷の下に閉じ込められることがあり、代謝率を下げ、水中から酸素を吸収するなどの適応を行う
  • 関連情報はPBSとWildlife in Winterで確認できる

• 凍結は感染性微生物を殺したり活動を遅らせたりして、寿命延長に役立つ可能性がある

  • カエルは寒くなると落ち葉の下に入り込んで凍りつき、8か月後に解凍されると空腹になり繁殖欲求が生じる

• 記事にはカエルの写真はなく、解凍されたカエルと凍結したカエルの写真はShaker Lakesで見ることができる

• 進化的に見ると両生類は哺乳類より単純で、体が小さく寿命も短い

  • 低温のため、終末糖化産物の問題をあまり受けない
  • 氷への別の生存戦略としては不凍タンパク質があり、これはモミの木や北極の魚類で見られる

• 解凍段階で膜電位がどのように維持または再構築されるのか理解しがたい