De houten kikkerLithobates sylvaticus) is een amfibie van de orde van de Anurans, die opvalt tussen deze wezens vanwege: zijn tolerantie voor extreem lage temperaturen.
Dit komt omdat deze kikkers seizoenen kunnen overleven waarin ze lijden aan een gedeeltelijke bevriezing van tweederde van het water in hun lichaam. Om deze reden is het een van de soorten die de wetenschap "extremofiel" heeft genoemd.
Waar leeft de boskikker?
Dit is de meest noordelijke kikker ter wereld, met een leefgebied dat zich uitstrekt door de boreale en oostelijke loofbossen van Noord-Amerika. Het heeft dus een bereik dat varieert van de staat Georgia tot Canada en de poolcirkel.
Deze soort overleeft vriestemperaturen tot -16 graden en doorstaat een vriesperiode van twee maanden bij -4 graden.
Wat is de strategie van de boskikker om bevriezing te overleven?
Houtkikkers voorkomen bevriezing dankzij cryoprotectanten. Dit zijn stoffen die werken door de temperatuur te verlagen waarbij je lichaamsvloeistoffen bevriezen. Je kunt je voorstellen dat ze analoog werken als de antivriesvloeistof in het systeem van je auto.
De belangrijkste verbindingen in de overleving door bevriezing van de houtkikker zijn twee:
- Ureum, die zich tijdens de herfst en vroege winter in uw lichaam ophoopt.
- Glucose, dat snel en overvloedig wordt gemobiliseerd uit leverglycogeenvoorraden, als een directe reactie op lage temperaturen.
Cryoprotectanten beperken de hoeveelheid ijs die zich daadwerkelijk op het lichaam vormt overal. Hoe meer van die cryoprotectieve opgeloste stof zich kan ophopen, hoe minder ijs zich zal vormen en dus hoe minder stress er zal zijn op cellen en weefsels.
Hoe zit het met de lichaamsfuncties van de houtkikker?
Het is gemakkelijk voor te stellen dat zolang de bevriezing duurt, de kikker stopt met ademen en zijn hart stopt dagen of weken helemaal met kloppen.
In feite worden tijdens hun winterslaap alle fysieke processen bij kikkers, van metabolische activiteit tot afvalproductie, bijna volledig gestopt.
Een herhalende cyclus
Interessant is dat experts die deze soort hebben bestudeerd, stellen dat kikkers in hun wilde leven waarschijnlijk meerdere perioden van bevriezen / dooien in de loop van een winter zullen ervaren.
Dit is mogelijk omdat deze kikkers een aanzienlijk reactievermogen behouden op:
- De synthese van glucose. In feite blijven deze dieren lang na het ontdooien in een hyperglykemische toestand.
- Een opeenhoping van hoge niveaus van cryoprotectanten in hersenweefsel.
Experts melden dat elke keer dat de omgevingstemperatuur stijgt en het ijs smelt, de kikkers ontdooien.
Zo stroomt het water langzaam de cellen in, begint het bloed weer te circuleren en komt de kikker tot leven. In het laboratorium ontdooit het ijs op je lichaam in ongeveer 20 minuten, en het duurt nog eens 20 tot 30 minuten voordat je hart begint te kloppen.
In het wild, wanneer de lente eindelijk komt en besluit te blijven, springen de kikkers er ongedeerd uit. Ongetwijfeld profiteert de soort van deze "time-out" vanwege bevriezing, omdat door het verminderen van het metabolisme, vergroot je overlevingskansen tijdens de lange wintermaanden.
Wanneer bevroren, komt de houtkikker in een toestand van schijndood, gekenmerkt door een stopzetting van vitale functies zoals een gebrek aan hartslag, bloedcirculatie, ademhaling, hersenactiviteit en beweging.
Toekomst voor geneeskunde?
Opgemerkt moet worden dat er hoop is dat de medische wetenschap kan ooit de houtkikkertechniek kopiëren om menselijke orgaantransplantaties te ondersteunen.
Momenteel hebben artsen slechts enkele uren om een gedoneerd orgaan over te dragen aan een levende patiënt voordat de patiënt te ernstig beschadigd raakt. Bevriezing van organen is geen optie, omdat de cellen uitdrogen.
Behalve dat het een fascinerend onderwerp is, heeft het vermogen om levende organen en weefsels te bevriezen en te ontdooien zonder ze te beschadigen potentieel ingrijpende gevolgen voor gebieden zoals orgaantransplantatie.
Als we menselijke organen zouden kunnen bevriezen, zelfs voor een korte periode, zouden we een doorbraak betekenen voor wetenschap en geneeskunde. Dit zou de verzending van organen naar de hele wereld mogelijk maken, wat het donatieproces aanzienlijk zou verbeteren.