玻璃蛙在休息时通过从血液循环中提取红细胞并将它们隐藏在肝脏中，使自己变得透明。一个由生物学家和生物医学工程师组成的多所大学团队在12月23日的《科学》杂志上发表了一项研究，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玻璃蛙。北方玻璃蛙(Hyalinobatrachium fleischmanni)身长不超过几厘米，它们在夜间最活跃，这时它们的绿色皮肤有助于它们融入周围的树叶和树叶中。

一群玻璃蛙倒立在一片叶子上睡觉，在透射光下展示它们的叶子伪装。杰西·迪莉娅
Glassfrogs睡觉

但这些两栖动物在白天睡觉的时候成为了真正的伪装大师。

“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。”杜克大学博士后卡洛斯·塔博阿达(Carlos Taboada)说，他是该论文的共同第一作者。“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。”

海洋中的许多动物都能改变皮肤的颜色或变得完全透明，但在陆地上，这种技能就不那么常见了。透明如此难以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，绿光通常是由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——进而使循环系统——高度可见，尤其是在明亮的绿叶下。

玻璃蛙是唯一能够实现透明的陆基脊椎动物之一，这使它们成为研究的目标。Taboada第一次开始研究玻璃青蛙是在杜克大学生物学教授Sönke Johnsen的实验室做博士后，他专门研究透明度。杰西·迪利亚周游世界，为这项研究收集了不同的玻璃蛙，他们与他合作，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。

他们对这些动物进行了额外的成像测试，通过光学模型证明，这些动物之所以能够实现透明，是因为它们将红细胞挤出了血管。他怀疑这些细胞被储存在青蛙的一个内部器官中，该器官被包裹在一层反射膜中。

对于一种透明的动物来说，破译它的生物学特性是非常具有挑战性的。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。

迪莉娅现在是美国自然历史博物馆的博士后研究员，她解释说:“如果这些青蛙醒着、有压力或处于麻醉状态，它们的循环系统就会充满红细胞，而且它们是不透明的。”“研究透明度的唯一方法是这些动物是否快乐地睡着，这在实验室里很难实现。我们真的是在绞尽脑汁寻找解决方案。”

玻璃蛙是唯一能够实现透明的陆基脊椎动物之一，这使它们成为研究的目标。Taboada第一次开始研究玻璃青蛙是在杜克大学生物学教授Sönke Johnsen的实验室做博士后，他专门研究透明度。杰西·迪利亚周游世界，为这项研究收集了不同的玻璃蛙，他们与他合作，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。

他们对这些动物进行了额外的成像测试，通过光学模型证明，这些动物之所以能够实现透明，是因为它们将红细胞挤出了血管。他怀疑这些细胞被储存在青蛙的一个内部器官中，该器官被包裹在一层反射膜中。

对于一种透明的动物来说，破译它的生物学特性是非常具有挑战性的。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。

迪莉娅现在是美国自然历史博物馆的博士后研究员，她解释说:“如果这些青蛙醒着、有压力或处于麻醉状态，它们的循环系统就会充满红细胞，而且它们是不透明的。”“研究透明度的唯一方法是这些动物是否快乐地睡着，这在实验室里很难实现。我们真的是在绞尽脑汁寻找解决方案。” 

但塔博阿达在研究胆绿素时，已经了解了一种被称为光声显微镜(PAM)的成像技术。胆绿素是一种化合物，使某些种类的青蛙具有标志性的绿色。PAM包括向组织发射一束安全的激光束，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、灵敏的，幸运的是，杜克大学(Duke)也有这种工具。

杜克大学生物医学工程助理教授、专门研究PAM技术的Junjie Yao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造剂，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。我们可以优化我们的成像系统，专门寻找红细胞，追踪青蛙体内循环的氧气量。”

在他们的成像设置中，青蛙在培养皿中倒立着睡觉，类似于它们在树叶上睡觉的方式，研究小组用绿色激光照射动物。青蛙体内的红细胞吸收绿光并发出超声波，然后由声学传感器捕捉到超声波，从而追踪它们的位置，具有高空间分辨率和高灵敏度。

结果非常明显:当青蛙睡着时，它们会移除近90%的循环红细胞，并将它们储存在肝脏中。 

在进一步的测试中，研究小组还发现，当青蛙活跃时，红细胞从肝脏中流出并循环，然后在青蛙恢复时，红细胞在肝脏中重新聚集。

约翰森说:“主要的结果是，每当玻璃蛙想要透明时，通常是在它们休息的时候，容易被捕食，它们就会过滤掉血液中几乎所有的红细胞，把它们藏在镜面涂层的肝脏中，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，这使它们有了四处活动的代谢能力。”

迪莉娅和塔博阿达表示，这一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，而不凝结或损伤外周组织。他们说，下一步可能是研究这种机制，以及有朝一日它如何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(这打破了血液储存)内循环的红细胞。

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技术相结合时。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研究途径感到兴奋。

Delia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各地的富有成效的合作。”

姚振华说:“我们的成功合作是多学科如何以最协同的方式共同推动科学发展的一个很好的例子。”“我们对生物和工程团队之间未来的互动感到非常兴奋。以船上所有的力量，天空就是极限。”

这项工作得到了国家地理学会资助(NGS-65348R-19)、人类前沿科学计划博士后奖学金(LT 000660/2018-L)、由郭士纳家族基金会和美国自然历史博物馆理查德·吉尔德研究生院提供的郭士纳学者奖学金、斯坦福大学启动基金和杜克大学启动基金的支持，国家卫生研究院拨款(R01 EB028143 R01 NS111039和RF1 NS115581大脑计划)，国家科学基金会职业奖(2144788)，杜克脑科学研究所孵化器奖，美国心脏协会合作科学奖(18CSA34080277)，以及陈-扎克伯格计划(2020-226178)。

引用本文:“玻璃蛙将血液隐藏在肝脏中以保持透明度。”Carlos Taboada, Jesse Delia, Maomao Chen, chenshua, Peng Xiaorui, Zhu Xiaoyi, liming Jiang, Tri Vu, Qifa Zhou, Junjie Yao, Laureo O 'Connell, Sonke Johnsen。《科学》，2022年12月22日。DOI: 10.1126 / science.abl6620

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。