《科学》封面：真正的隐身术！为了变透明，连血液都“消失 ...

周伟力

注意看，眼前这个人的身体竟然是透明的，我们用肉眼就能透过皮肤，看清他的器官——这样的场景足够惊悚，好在透明人仅仅存在于虚构的影视作品中，现实中的我们无需担心。
但在南美洲的热带雨林中，的确生活着一类透明的神奇动物。这类属于瞻星蛙科的动物拥有透明的身体组织和半透明的皮肤，当我们朝着它的腹部看去，可以轻易地穿透身体，看清心脏的跳动。
对于这类俗称“玻璃蛙”（glassfrog）的动物来说，神奇的透明特性除了视觉上的惊艳，更是一种精妙的伪装策略。作为一种夜行动物，当它们白天趴在树叶上睡觉时，透明的特性使得玻璃蛙与树叶融为一体，保护它们不被天敌发现。问题是，这种独树一帜的动物，是如何掌握透明隐身能力的？
在本周《科学》杂志的封面文章中，来自美国自然历史博物馆和杜克大学的科学家揭开了这种神奇动物的终极秘密。为了变得透明，它们在睡觉时经历了一场难以置信的红细胞大迁徙：几乎全身的红细胞都被藏了起来！



▲本期《科学》杂志封面讲述了玻璃蛙变透明的神奇能力（图片来源：《科学》）

“全世界有超过150种玻璃蛙，而我们才刚刚开始了解，它们与环境交互的方式有多么不可思议。”这项研究的作者之一，美国自然历史博物馆的Jesse Delia博士说道。
放眼整个动物界，透明身体在水生动物中其实算不上稀奇——从水母到章鱼再到一些鱼类，不少动物都演化出了透明的身体，这使得它们在面对各个方位的捕食者时都能把自己藏起来。
但在陆地脊椎动物中，透明的身体实属罕见。因为即使身体组织是透明的，这些动物体内不可避免地存在黑色素、血红蛋白等能吸收特定波长光线的色素。例如，红细胞中的血红蛋白会随着血液在全身循环，使得身体变得不透明。此外，一些能反射光线的结构（例如鸟嘌呤晶体）会进一步加大变透明的难度。
对于玻璃蛙来说，它们的腹部不含有黑色素以及鸟嘌呤晶体，这在一定程度上解释了它们的透明特性。当然，这还远远不够，因为血液中的红细胞还是会阻碍它们的透明特性。
在最新论文中，研究团队对玻璃蛙的红细胞动态变化展开了深入探索。他们选择的研究对象是玻璃蛙的一种：弗氏小跗蛙（Hyalinobatrachium fleischmanni）。



▲从腹部观察雄性玻璃蛙的身体结构（图片来源：Jesse Delia）

研究团队首先使用经过校准的彩色摄影术来测定玻璃蛙在不同状态下的透明度，他们惊讶地发现，相较于清醒状态，玻璃蛙在睡眠时的透明度会提升34%~61%。在白天睡觉时，它们体内的红细胞都去哪了？
接下来，研究团队使用一种高分辨率、深度穿透、高速的光声成像技术找到了答案。这项技术能够在不干扰玻璃蛙日常活动的情况下，追踪全身以及特定组织内的红细胞，从而在活体玻璃蛙体内捕捉红细胞的移动图谱。
难以置信的一幕出现了，睡眠状态下玻璃蛙体内的红细胞经历了一场大迁徙：89%的红细胞都藏到了它们反光的肝脏里，这时身体的透明度提升了2~3倍！而当它们在夜间醒来、进入活跃状态后，进入循环的红细胞会重新增加，玻璃蛙的透明度也随之下降。



▲睡眠状态与活跃状态下的玻璃蛙对比（图片来源：Jesse Delia）

研究指出，在睡眠状态下，玻璃蛙的呼吸系统几乎暂停运转了，但这个红细胞的迁徙过程不会对玻璃蛙的血管以及代谢造成损害。
在惊叹之余，来自玻璃蛙的神奇发现也对人类的医学发展有所启发。要知道对绝大多数脊椎动物来说，这样的红细胞大迁徙都是不可能的任务，因为红细胞的大量聚集会导致致命的血栓。然而，玻璃蛙却能轻易地规避凝血的问题，因此对这类动物的进一步研究将加深我们对血液流动的理解，甚至是帮助人类开发新型抗凝血剂或其他心血管药物。
当然，玻璃蛙身上仍然隐藏着很多未解之谜。当它们遭遇天敌，是否能像变色龙改变肤色一样，主动增加自己的透明度？不同的环境因素以及进食、求偶等行为因素，又会对透明度的变化造成怎样的影响？而玻璃蛙的呼吸与代谢，在红细胞“隐藏”的状态下究竟经历了怎样的转变？看来，这种看起来透明的动物，远远没有外表那样容易被看清。

参考资料：
[1] Carlos Taboada et al., Glassfrogs conceal blood in their liver to maintain transparency. Science (2022), DOI: 10.1126/science.abl6620
[2] Nelly M. Cruz and Richard M. White, Lessons on transparency from the glassfrog. Science (2022), DOI: 10.1126/science.adf7524
[3] Glassfrogs achieve transparency by packing red blood cells into mirror-coated liver. Retrieved Dec. 22, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/975141

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