Thời tiết ấm áp thường làm chúng ta nghĩ đến những chú ếch cây tí hon cùng với ếch ương nhảy nhót đâu đó. Thế nhưng điều gì xảy ra với loài ếch vào mùa đông? Nếu chúng không thể đào hang đủ sâu trong lớp đất đá để tránh băng tuyết hay không đủ may mắn để được sống trong tiết trời ấm áp hơn, chúng sẽ bị đông cứng.
Loài ếch đóng băng vào mùa đông, tái sinh vào mùa xuân
May mắn thay, chúng không đông cứng đến chết. Đa phần đều sống sót qua một mùa giao phối nữa.
Nếu nhiệt độ giảm xuống dưới 32 độ F thì con ếch sẽ bị đông cứng, đá sẽ bắt đầu hình thành khi tinh thể đá chạm vào da nó. (Ảnh: flickr) |
Có 5 loài ếch chịu được băng giá ở Bắc Mỹ; bao gồm loài ếch gỗ vốn được nghiên cứu rất kĩ, ếch cây xám Cope, ếch cây xám miền đông, ếch cây tí hon spring peeper, và ếch hợp xướng miền tây. Vào mua thu, những con ếch này thường chôn mình dưới lớp lá ở thềm rừng, nhưng không đủ sâu để giúp chúng thoát khỏi sương muối mùa đông.
Ếch là động vật máu lạnh, thân nhiệt của chúng thường biến đổi theo nhiệt độ môi trường xung quanh. Nếu nhiệt độ giảm xuống dưới 32 độ F thì con ếch sẽ bị đông cứng, đá sẽ bắt đầu hình thành khi tinh thể đá chạm vào da nó. Từng lớp các phần tử nhỏ hình thành khi nhiệt độ giảm.
Ếch cây tí hon (spring peeper). (Ảnh: chms.k12) |
Nhưng ếch không bị biến thành một cục băng. Một chuỗi các hiện tượng xảy ra để bảo vệ con ếch bị đông cứng. Chỉ vài phút sau khi băng bắt đầu hình thành trên da, gan của loài ếch gỗ bắt đầu biến đổi đường được tích trữ dưới dạng glycogen thành glucose. Glucose giải phóng từ gan được vận chuyển trong máu đến mọi cơ quan, tại đó nó giúp bảo vệ tế bào không bị mất nước và co lại.
Khi con ếch gỗ bị đông cứng, tim nó vẫn tiếp tục bơm glucose bảo vệ xuyên suốt cơ thể, nhưng cuối cùng quả tim vẫn hoạt động chậm dần rồi dừng hẳn. Tất cả các cơ quan khác đều ngừng hoạt động. Con ếch không sử dụng oxi nữa mà có vẻ như là đã chết. Theo lời Jon Costanzo – nhà sinh thái học sinh lý thuộc đại học Miami (Ohio) đồng thời là người nghiên cứu khả năng chống chịu băng giá, thực tế, nếu bạn giải phẫu một con ếch bị đông cứng, các cơ quan của nó trông cứ như là miếng thịt bò khô, nước bị đóng băng xung quanh các cơ quan thì giống cái nón tuyết vậy.
Nhà nghiên cứu Jack Layne và Richard Lee trong bài viết xuất bản trên tờ Climate Research năm 1995 có viết: khi ở trạng thái giả chết, 70% nước trong cơ thể ếch có thể bị đóng băng. Ếch trải qua cả mùa đông trong trạng thái như thế, với các chu kì đóng băng và tan rã.
Loài ếch gỗ có khả năng chịu đóng băng và tái sinh kỳ diệu - (Ảnh: Nature North)
Nếu trời quá lạnh, chúng sẽ chết. Cũng theo Costanzo, các loài ếch ở Ohio có thể tồn tại ở nhiệt độ 24 độ F. Nhưng các loài ếch sống ở miền bắc có thể sống sót với nhiệt độ thấp hơn thế.
Khi thời tiết ấm áp hơn, băng tuyết phủ trên những con ếch sẽ tan đi. Constanzo cho biết: “Lúc đó con ếch phải trải qua giai đoạn sửa chữa”. Khi băng tuyết vừa tan, con ếch có thể hơi lờ đờ. Cơ thể nó cần phải thay thế những tế bào bị hủy hoại. Tuy nhiên các nhà khoa học không chắc chắn điều gì đã mách bảo trái tim chúng đập trở lại.
Họ vẫn đang nghiên cứu vấn đề này cùng các cơ chế bảo vệ loài ếch ngoài cơ chế chuyển hóa đường. Urê – một loại chất thải mà loài ếch thải ra từ nước tiểu của chúng mới đây được chứng minh có vai trò giúp loài ếch sống sót sau giai đoạn đóng băng. Có lẽ các protein đã bám vào cả bên trong và bên ngoài tế bào giúp chúng không bị co quá nhiều, theo giáo sư hóa sinh học Kenneth Story thuộc đại học Carleton tại Ottawa, Canada. Ông cũng là người nghiên cứu khả năng chống chọi băng giá của loài vật.
Trong khi con người không thể chống chịu được với băng giá, Storey khẳng định rằng nghiên cứu các phương thức ở loài ếch có thể giúp bảo quản các cơ quan của con người lâu hơn để phục vụ cho kỹ thuật cấy ghép.