大东北冷到出水蛤蟆秒变冰雕,它是怎么“复活”的?
2022/3/8 科学辟谣

     划重点

     ★ 短期速冻会让蛤蟆、鱼等动物冻僵,但如果及时升温,并不会致死。★ 冰冻可让细胞内的水分产生冰晶,导致细胞被撑破等损伤,导致动物死亡。★ 为了抗冰冻,北美林蛙、格陵兰灯蛾、水熊虫等动物都有一套“冰后复活”的绝招。

     近日,一段让人哭笑不得的视频登上热搜,一吉林女子撒网捕鱼时,不慎捞上来一只蛤蟆,而冷过-20℃的气温,让这蛤蟆没蹦两下,就冻成了个姿势别扭的“冰雕”……幸好,这位女子立即将它放归水中,最后蛤蟆缓过劲儿来游走了。

    

    来源网络

     类似内容短视频还有不少,比如一个人打开冰柜,取出来一条被冰块包裹冻得梆硬的鱼,在一通解说之后,把鱼扔进水里,当鱼身上的冰慢慢融化之后,鱼又活了起来!

     像蛤蟆、鱼这样的动物,速冻后短时间内确实可以复苏,这主要是因为它们只是体表被冻僵,内脏还没来得及冻伤受损,如果时间太久,它们还是会死亡的。

     那么,是什么让动物死于冰冻呢?

     冰冻对于生物机体的伤害,主要在于细胞上。如果动物的身体冻结,那么动物体内细胞中的细胞液会结冰,水变成冰时体积会增大,还常产生尖锐的冰晶,细胞就会因此而被“撑破”,这就对身体造成了不可逆转的伤害。

    

    冬天钓上来的鱼,可不能在冰中生活。 | 图虫创意

     此外,当细胞结冰之后,也会使细胞间物质交换停止,更重要的是说明有机体内没有了水分,几乎所有的新陈代谢都要停止,有机生命的载体——蛋白质也会变性,动物也就丧失了生命。

     不过,也有不少小动物,能够抗住冷冻活下来。为此,它们可谓是八仙过海,各显神通,接下来就介绍几种典型的。 01 自带“防冻液”的林蛙 林蛙家族的好多成员都比较“抗冻”,比如我国的东北林蛙、黑龙江林蛙抗寒能力就比较强。不过,它们在阿拉斯加的亲戚,Rana sylvatica,也就是“北美林蛙”竟然可以让自己冰冻8个月,等春暖花开之后还跟没事儿蛙一样,苏醒过来照样身体倍儿棒,吃嘛嘛香。

    

    虽然没有北美林蛙的绝活,东北林蛙也很抗冻。 | 图虫创意

     蛙类作为变温动物,身体的温度会随着气温变化而改变,而绝大多数变温动物在气温降到冰点之后,如果不能维持体温,就会被冻死。那么北美林蛙是如何防止冰冻带来的伤害呢?

     北美林蛙的防寒秘诀在于自带两种抗冻物质。其一是尿素,另一种是葡萄糖,在被冰冻的过程中,北美林蛙能将尿素和葡萄糖释放到血液中,并通过血液输送至全身各个器官,当这两种物质在体内的浓度提高后,就可以降低体液的冰点,以减缓身体结冰的速度。

     当环境温度降至冰点以下时,北美林蛙的体表会慢慢的覆盖一层冰,它体内也会慢慢冻结,此时它体内的冰晶核蛋白就会被激活,这种蛋白的作用是让冰在细胞外边部冻结,从而阻止细胞内部结成较大的冰晶,以避免细胞破损。在细胞外的水结冰时,细胞内部的水分会因为渗透压的作用而向外渗出,让细胞脱水,借以避免在身体冻结的时候被破坏。

    

    寒冷的阿拉斯加鲜有人迹 | 图虫创意

     阿拉斯加的冰冻期,不仅气温接近-20℃,时间还持续长达8个月。在此期间北美林蛙要维持生命,还需要它特化的肝脏。

     巨大的肝脏也是它“冷冻”成功的关键因素,北美林蛙正是利用肝脏储存糖类作为维持生命的能源。当漫长的冬季结束,气温回暖之时,北美林蛙体内的冰逐渐融化,它就能再次苏醒过来了。

     02顽强又长寿的灯蛾 在靠近北极的加拿大北极群岛、格陵兰以及俄罗斯佛兰格尔岛,有一种蛾子:Gynaephora groenlandica,被称为格陵兰灯蛾。它同样拥有超乎寻常的抗冻能力。

     昆虫一般生命周期很短,并且害怕寒冷,而格陵兰灯蛾的幼虫期却长达7年。在高纬度地区的生活,大部分的时间都非常寒冷,一年中只有很短的时间会萌发植物,它的幼虫只能利用这短短的窗口期进食,补充羽化的能量,直到第七个年头的夏天才化蛹,然后在第二年春天羽化。羽化后的雌蛾几乎不会飞行,靠散发的性信息素吸引雄蛾前来交配,交配后雌蛾会产下卵,待卵孵化又会开始另一个7年的周期。

     经过研究,科学家发现这种昆虫能够承受-70℃的低温,它们在气温下降以后会将体内多余的水排出体外,将体液维持在非常高的浓度。同时,幼虫的寄主植物中含有一种被称为吡咯里西啶的生物碱,这种生物碱会让幼虫产生保幼激素,一些科学家认为这种生物碱能够有助于幼虫将细胞内的多余水分排出,从而增强抵御身体冻结的能力。

    含有吡咯里西啶的植物对昆虫无害,但对人来说却具有肝毒性。 | 图虫创意03强到犯规的水熊虫 说到“皮实”的生物,可能不少朋友都会想到水熊虫。这个小家伙不管是在外太空还是沸水中都能游刃有余。

     曾经有科学家做过实验,他将水熊虫放在零下200摄氏度的液态空气中低温浸泡了20个月的时间,然后又将水熊虫放在零下253摄氏度的液态氮中超过26个小时,再在零下272摄氏度的液态氦中浸泡了8小时。他以为这样就能让水熊虫死亡,把它捞出后,却发现它体内的冰迅速融化,很快就重新复活了。

    

    水熊虫 | 图虫创意

     水熊虫在遇到恶劣环境的时候,会将身体蜷缩起来,并将体内的大部分水排出,进入一个被称为“隐生态”的状态,这时水熊虫就像是被按了暂停键一样。水熊虫的体内还有一种损伤抑制蛋白,这种蛋白在水熊虫的细胞可能受到损伤的时可以起到“护盾”的作用,保护细胞不受伤害。 动物抵御冰冻的能力,都是它们在千万年的演化过程中适应环境的结果。科学家通过对于它们的研究得到了很多的启示,而这些成果都在为造福人类做着贡献。也许有一天“人体冷冻”技术成熟了,星际旅行也就不再是梦想了。

     作者 | 李维阳 科普作家 作品发表于果壳网、国家林业局、中国国家地理、《博物》杂志、少年科学杂志等 审核 | 黄乘明中国科学院动物研究所研究员编辑 | 江 帆 责编 | 丁 崝

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