İnanılmaz Bir Hayvan
Kriyoloji, normal sıcaklıkların altında olan biyolojik materyallerin incelenmesidir. Bu durumun bir örneği kışın donan ağaç kurbağalarıdır. Bu şaşırtıcı hayvan, vücudunun çoğu donmuş şekilde ve kalbi atmadan aylarca kış uykusuna yatar. Diğer birçok hayvanda, kalp atmayı bıraktığı zaman hayvan ölür. Ancak ağaç kurbağaları için böyle bir durum söz konusu değildir. Vücutlarının neredeyse tamamının donmasına rağmen, kurbağalar zarar görmezler ve ilkbahar sıcakları geldiğinde tekrar aktif hale gelirler.
Ağaç kurbağası, insanların tıbbi problemleriyle başa çıkmasına örnek olabilir. Bu problemler arasında, kriyoprezervasyon, organ nakli için güvenli bir şekilde dondurulma ve çözülme, vücutta yüksek glikoz seviyesi ve kalp krizinden, inmeden sonra kan akışının güvenli bir şekilde yeniden başlatılması yer alır.
Ağaç Kurbağaları
Ağaç kurbağasının iki bilimsel adı vardır: Lithobates sylvaticus ve Rana sylvatica. Yaklaşık 1.4 ile 3.25 inç uzunluğunda küçük bir hayvandır. Kurbağa kahverengi, turuncu-kırmızı veya ten rengidir. Her gözün önünde koyu bir çizgi vardır ve arkasında koyu bir leke vardır. Arka ayaklarda koyu, yatay çubuklar, her bacağın üst iç köşesinde koyu renk yama ve vücudun diğer kısımlarında da koyu lekeler vardır.
Hayvanın menzili Kanada’nın çoğunu kapsar ve Alaska’ya ve kuzeydoğu Amerika Birleşik Devletleri’ne kadar uzanır. Ayrıca Amerika Birleşik Devletleri’nin merkezinde ağaç kurbağaların bulunabileceği küçük bir alan vardır. Hayvanlar, adından da anlaşılacağı gibi, esas olarak ormanda yaşarlar, fakat aynı zamanda otlaklarda ve tundrada da yaşamaktadırlar. Yetişkinler, böcekleri ve diğer küçük omurgasızları yerler. Kurbağa yavruları sadece bitkileri yerler.
Kış Uykusu
Kuzey kesimlerde ağaç kurbağaları, çok düşük kış sıcaklıkları yaşarlar. Bu durumdaki çoğu kurbağa kendisini bir gölün, göletin veya diğer su kütlelerinin altındaki çamurun içine gömerler. Bu durum, bekleme sırasında hayvanların donmasını önler. Ancak kış yaklaşırken, ağaç kurbağaları kendilerini karadaki sığ bir yuvaya gömerler.
Kurbağayı ve üstüne düşen karı örten yaprak çöpleri, soğuk kış sıcaklıklarında çok az bir yalıtım sağlarlar. Aslında, hayvanın kısa sürede donacağı kadar az izolasyon vardır. Kalp atmayı keser, akciğerler ve diğer organlar çalışmayı bırakır ve vücuttaki suyun büyük bir kısmı donar. Donmuş sıvı kanı içerir.
Donma Yaşam Dokusunun Tehlikeleri
Canlı dokunun donması normalde hücrelerdeki suyun donmasıyla oluşan buz kristalleri nedeniyle tehlikeli bir işlemdir. Kristaller malzemeleri parçalayabilir ve kalıcı hasarlara neden olabilecek hücre yapılarının yeniden düzenlenmesine neden olabilir. Ayrıca su kaybına ve hücrelerin dehidrasyonuna neden olabilirler. Kan damarları yırtılırsa, vücuttaki hücreler artık oksijen ve besin almazlar. Bununla birlikte, ağaç kurbağası bu sorunların üstesinden gelmektedir.
Hücrelerin Kışın Donmasını Önleme
Kurbağanın karaciğeri, kış yaklaşırken büyük miktarda glikoz üretir. Bu, kan tarafından taşınır ve antifriz görevi gördüğü hayvan hücrelerine girer. Maddeler suda çözündüğünde donma sıcaklığını düşürürler. Hücrelerdeki yüksek glikoz konsantrasyonu, sıcaklık düştükçe içlerinin donmasını önler. Kış uykusunda kurbağalarının hücrelerinde bulunan glikoz konsantrasyonu, kış aylarında normalden yüz kat daha yüksek olabilir.
Üre adı verilen atık maddenin konsantrasyonunun artması, hücrelerde donmanın önlenmesine de yardımcı olur. Üre normal olarak idrarla atılır.
Hayvanın hücreleri donmamış olsa da ya inaktifdir ya da çok düşük bir aktiviteye sahiplerdir. Aktif hücrelerin kandaki oksijene ve diğer besin maddelerine ihtiyacı vardır ve atık maddelerini kana göndermeleri gerekir. Bununla birlikte, ağaç kurbağalarının donması durumunda kanları akmaz.
Hücre Dışı Su![Kışın Donan Ağaç Kurbağaları Nasıl Hayvanlardır?]()
Kurbağa hücrelerinde bulunan su donmazsa da, hücrelerin dışındaki suyun en azından bir kısmı donar. Bu ciltte, cilt ve kas arasında, karın boşluğunda organları çevreleyen ve göz merceğinde bulunan suyu içerir.
Bilim adamları, kurbağanın hücrelerinin dışındaki buz oluşumunu başlatmayı teşvik ettiğini düşünüyor. Derisi suya oldukça geçirgendir ve vücudu buz çekirdekli maddeler içerir. Bunlar, hücre dışı alanlarda toplanan suda buz büyümesi için bir tohum görevi görür. Çekirdeklendirici maddeler, kurbağanın yuttuğu bazı mineralleri ve bakterileri, ayrıca vücudundaki belirli proteinleri içerir.
İlkbaharda Güvenle Çözülme
Araştırmacılar, bir kurbağanın vücudunda donarken oluşan süreçleri kısmen anlasalar da, kalbin atmasını ve akciğerlerin çalışmasını durduran sinyaller hala gizemlidir. Çözme işleminin bazı yönleri de hala şaşırtıcıdır.
Ağaç kurbağasının hem çözülüp hem de normal aktiviteye dönmesi bir gün sürer. Çözme işlemi, hayvanın vücudunun içinden başlar, dışarı doğru hareket eder ve kurbağanın yavaş yavaş askıya alınmış animasyondan çıkmasına neden olur.
Kurbağa çözüldüğü zaman iyi durumda görünür. Vücut onarım işlemlerinin erime sırasında ve hemen sonrasında normalden daha aktif hale geldiğine dair bazı kanıtlar vardır.
Kuzey kesimde, ağaç kurbağasının diğer kurbağalara göre büyük bir avantajı vardır. İlkbaharda, toprak ve kurbağa gövdesi göllerin, göletlerin ve nehirlerin buzlu örtüsünden önce erimektedir. Ağaç kurbağalar bu nedenle diğer kurbağa türlerinin çoğundan önce üreyebilir. Yumurtalarını esas olarak, yerel havuzlar olarak da bilinen geçici erime suyu havuzlarına koyarlar. Yumurtalar aynı zamanda kalıcı su kütlelerine, özellikle de hayvanların daha sıcak olan bölgelerine serilir.
Dondurarak Saklama
Kurbağaların vücudunun donma derecesinin altındaki sıcaklıklara nasıl tepki gösterdiğini anlamak, insan hücrelerinin, dokularını ve organlarını dondurarak korunmasını geliştirmemize yardımcı olabilir. Bunların mükemmel durumda muhafaza edilmesi gerekir, böylece onlara ihtiyacı olan hastalara nakledilebilirler.
Organların korunması konusunu geliştirmek özellikle yararlı olacaktır. Şu anda, organlar soğutulur ancak donmaz, bu da onlara ihtiyaç duyan hastalara erişimlerini sınırlar. Organlar donmazlarsa sonunda ölürler. Çözme işlemi sırasında donmuş organlar çatlama sonucu hasar görür.
Kan ve Nöronlarda Yüksek Glikoz Seviyesi![Kışın Donan Ağaç Kurbağaları Nasıl Hayvanlardır?]()
Kurbağadaki glikoz yönetiminin ayrıntılarını keşfetmek, doktorların diyabetle başa çıkmasına yardımcı olabilir. İnsülin, glikozu vücudumuzdaki hücrelerin çoğuna taşır. Glikoz molekülleri bir enerji kaynağı olarak kullanılır. Diyabette, kan şeker yükselir, çünkü ya insülin artık pankreas tarafından yapılmaz ya da insülin artık işini yapmaz.
Nöronlar veya sinir hücreleri, glikozu absorbe etmek için insülin kullanmazlar, ancak biraz benzer bir fonksiyona hizmet eden glikoz taşıyıcıları denilen moleküllere sahiplerdir. Diyabette kan şekeri seviyesinin yüksek olması bazen nöronların normal glikoz konsantrasyonundan daha yüksek olmasına neden olur. Nöronlardaki hücre içi glikoz yüksek konsantrasyonlarda toksik olabilir ve diyabetik nöropatiye katkıda bulunduğu düşünülmektedir.
Reperfüzyon Hasarı
Kurbağaların incelenmesinde insanlara yardım etmenin başka bir yolu vardır. Kan bir süre yok olduktan sonra bir bölgeye döndüğünde insanlar bir reperfüzyon hasarı veya doku hasarı yaşayabilir. Kan kaynağının yokluğu kalp krizi veya felçten kaynaklanabilir.
Vücudun bir kısmına kan akışının olmaması, bölgenin oksijen ve besinlerden yoksun olduğu ve toksinlerin biriktiği anlamına gelir. Bu faktörler bölgeye zarar verebilir. Alan daha sonra, kan geri döndüğünde reaktif oksijen türlerinden daha fazla zarar görmeye karşı hassastır. Bu kimyasalların ortaya çıkma nedeni halen araştırılmaktadır.
Ağaç kurbağası, kanı ilkbaharda tekrar akmaya başladığında zarar görmez veya zarar görürse, hasar çabucak onarılır. Durdurma ve kan akışının yeniden başlatılmasından kaynaklanan hasarın nasıl önlendiğini veya önemli ölçüde azaltıldığını anlamak yararlı olabilir.
Kaynakça:
https://owlcation.com/stem/Frozen-Wood-Frogs-and-Adaptations-for-Survival
Yazar: Katibe Melis Dinçer