הצפרדע שקופאת בחורף וחוזרת לחיים באביב: כך היא עושה את זה

בכל חורף, כשהטמפרטורות באלסקה צונחות מתחת לאפס, צפרדע העץ (Wood Frog) עושה משהו שנשמע כמעט בלתי אפשרי: היא קופאת.

לא מדובר רק בירידה בטמפרטורת הגוף; חלק ניכר מהמים בגופה – לעיתים עד כשני שלישים – הופך לקרח. הלב מפסיק לפעום, הנשימה נעצרת וזרימת הדם נפסקת. במצב הזה הצפרדע יכולה להישאר במשך חודשים, עד שבאביב הטמפרטורות עולות, גופה מפשיר והיא חוזרת לפעילות.

איך היא שורדת את זה?

בדרך כלל, קרח וגוף חי הם שילוב מסוכן. ההתרחבות של המים בטמפרטורות נמוכות והמבנים החדים של גבישי קרח מובילים לכך שהיווצרות גבישי קרח בתוך תאים עלולה לפגוע במבנים העדינים שלהם. גם קפיאה של מים מחוץ לתאים עלולה לגרום להם לאבד מים ולהתייבש.

כאן נכנס לתמונה מנגנון ההגנה המיוחד של הצפרדע: כשהקפיאה מתחילה, הכבד שלה מפרק מאגרי גליקוגן ומשחרר כמויות גדולות של גלוקוז לדם. הסוכר מגיע לרקמות, ופועל כחומר מגן מפני קפיאה, או במונח שנשמע כאילו לקוח מסרט מדע בידיוני: Cryoprotectant.

הגלוקוז מסייע להפחית את כמות הקרח שנוצרת, לצמצם את אובדן המים מהתאים ולהגן על המבנים שלהם. כך, בעוד שקרח מצטבר בעיקר במרווחים שבין התאים, התאים עצמם יכולים להישאר ללא קרח ולשרוד את החורף.

וזה לא הכול; הצפרדע נעזרת בחומר נוסף, אוריאה (שתנן, התרכובת בשתן שמנקה מהגוף עודפי חנקן), שמצטבר בגופה לקראת החורף ותורם להגנה על הרקמות.

במצב הזה, ריכוזי הגלוקוז בגופה של הצפרדע יכולים לעלות פי עשרות בהשוואה לשגרה. אצל בני אדם רמות סוכר גבוהות כל כך היו מעוררות דאגה רפואית חמורה – אבל אצל הצפרדע הן חלק ממנגנון הישרדות חיוני.

ומה הקשר לרפואה האנושית?

חוקרים בוחנים את מנגנוני ההגנה של בעלי חיים עמידים לקפיאה, כמו צפרדע העץ, בניסיון להבין כיצד אפשר לצמצם נזקים לתאים ולרקמות במהלך קירור, הקפאה והפשרה.

אחד היישומים האפשריים של מחקר כזה הוא שיפור השימור של איברים המיועדים להשתלה. כיום, איברים רבים נשמרים בקירור לפרקי זמן מוגבלים, והיכולת להאריך את משך השימור שלהם עשויה לשנות את תחום ההשתלות.

הדרך ליישום רפואי עדיין ארוכה, אבל צפרדע קטנה מאלסקה כבר מספקת לחוקרים רעיונות גדולים.