Le rane di vetro, mentre dormono, ottengono una forma di mimetizzazione con la trasparenza impacchettando i globuli rossi nel fegato rivestito a specchio
Una nuova ricerca rivela che le rane di vetro, note per le loro parti inferiori e muscoli altamente trasparenti, eseguono le loro “scomparse” riponendo quasi tutti i loro globuli rossi nei loro fegati riflettenti in modo univoco. Lo studio, condotto da scienziati dell'American Museum of Natural History e della Duke University, è stato pubblicato sulla rivista Science (1). Il lavoro potrebbe portare a nuove strade di ricerca legate ai coaguli di sangue, che le rane in qualche modo evitano mentre impacchettano e disimballano circa il 90 percento dei loro globuli rossi nel fegato su base giornaliera.
«Ci sono più di 150 specie di rane di vetro conosciute nel mondo, eppure stiamo appena iniziando a conoscere alcuni dei modi davvero incredibili in cui interagiscono con il loro ambiente», ha detto il dottor Jesse Delia (2), co-autore principale e borsista postdottorato di Gerstner, nel Museum’s Department of Herpetology. (3)
Le rane di vetro, che vivono nei tropici americani, sono anfibi notturni che trascorrono le loro giornate dormendo a testa in giù su foglie traslucide che si abbinano al colore del loro dorso, una comune tattica mimetica. Le loro pance, tuttavia, mostrano qualcosa di sorprendente: pelle e muscoli traslucidi che consentono di vedere le loro ossa e organi, dando alla rana di vetro il suo nome comune. Ricerche recenti hanno proposto che questo adattamento mascheri i contorni delle rane sui loro posatoi frondosi, rendendoli più difficili da individuare per i predatori.
La trasparenza è una forma comune di mimetizzazione tra gli animali che vivono in acqua, ma è rara sulla terraferma. Nei vertebrati, raggiungere la trasparenza è difficile perché il loro sistema circolatorio è pieno di globuli rossi che interagiscono con la luce. Gli studi hanno dimostrato che i pesci ghiacciati e le larve di anguille raggiungono la trasparenza non producendo emoglobina e globuli rossi. Ma le rane di vetro usano una strategia alternativa, secondo i risultati del nuovo studio.
«Le rane di vetro superano questa sfida essenzialmente nascondendo i globuli rossi alla vista», ha affermato Carlos Taboada (4), co-autore principale dello studio della Duke University. «Quasi mettono in pausa il loro sistema respiratorio durante il giorno, anche ad alte temperature».
Alla Duke, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata imaging fotoacustico, che utilizza la luce per indurre la propagazione dell'onda sonora dai globuli rossi. Ciò consente ai ricercatori di mappare la posizione delle cellule all'interno delle rane dormienti senza restrizioni, agenti di contrasto, sacrifici o manipolazioni chirurgiche, particolarmente importanti per questo studio perché la trasparenza della rana di vetro è interrotta da attività, stress, anestesia e morte.
I ricercatori si sono concentrati su una particolare specie di glassfrog, Hyalinobatrachium fleischmanni. Hanno scoperto che le rane di vetro a riposo aumentano la trasparenza da due a tre volte rimuovendo quasi il 90% dei loro globuli rossi dalla circolazione e impacchettandoli nel loro fegato, che contiene cristalli riflettenti di guanina. Ogni volta che le rane hanno bisogno di tornare attive, riportano i globuli rossi nel sangue, il che dà alle rane la capacità di muoversi, a quel punto, l'assorbimento della luce da queste cellule rompe la trasparenza.
Nella maggior parte dei vertebrati, l'aggregazione dei globuli rossi può portare a coaguli di sangue potenzialmente pericolosi nelle vene e nelle arterie. Ma le rane di vetro non sperimentano la coagulazione, il che solleva una serie di domande significative per i ricercatori biologici e medici.
«Questo è il primo di una serie di studi che documentano la fisiologia della trasparenza dei vertebrati e, si spera, stimolerà il lavoro biomedico per tradurre la fisiologia estrema di queste rane in nuovi bersagli per la salute umana e la medicina», conclude il dottor Delia.
Altri autori dello studio includono Maomao Chen, Chenshuo Ma, Xiaorui Peng, Xiaoyi Zhu, Tri Vu, Junjie Yao e Sönke Johnsen della Duke University; Laiming Jiang e Qifa Zhou, della University of Southern California, Los Angeles; Lauren O'Connell, della Stanford University.
Questo studio è stato sostenuto in parte dalla National Geographic Society, concessione # NGS-65348R-19; la borsa post-dottorato Human Frontier Science Program # LT 000660/2018-L; la Gerstner Scholars Fellowship fornita dalla Gerstner Family Foundation e dalla Richard Gilder Graduate School presso l'American Museum of Natural History; fondi di avviamento dalla Stanford University; fondi di avviamento dalla Duke University; il National Institutes of Health, grant #s R01 EB028143, R01 NS111039, RF1 NS115581 BRAIN Initiative; un premio Duke Institute of Brain Science Incubator; il premio American Heart Association Collaborative Sciences 18CSA34080277; e una sovvenzione dell'iniziativa Chan Zuckerberg 2020-226178.
L'American Museum of Natural History, fondato nel 1869, è una delle principali istituzioni scientifiche, educative e culturali del mondo. Il Museo comprende più di 40 sale espositive permanenti e gallerie per mostre temporanee, il Rose Center for Earth and Space e l'Hayden Planetarium e il Richard Gilder Center for Science, Education, and Innovation, che aprirà nel febbraio 2023. Gli scienziati del Museo attingono a una collezione permanente di livello mondiale di oltre 34 milioni di esemplari e manufatti, alcuni dei quali hanno miliardi di anni, e in una delle più grandi biblioteche di storia naturale del mondo. Attraverso la sua Richard Gilder Graduate School, il Museo concede il dottorato di ricerca. laurea in Biologia comparata e Master of Arts in Teaching (MAT), gli unici programmi indipendenti di questo tipo in qualsiasi museo negli Stati Uniti. Il sito Web del Museo, i video digitali e le app per dispositivi mobili portano le sue collezioni, mostre e programmi educativi a milioni di persone in tutto il mondo. Visita amnh.org per ulteriori informazioni. (5)
Riferimenti:
(1) Glassfrogs conceal blood in their liver to maintain transparency
(2) Jesse Delia
(3) Museum’s Department of Herpetology
(4) Taboada Carlos
(5) American Museum of Natural History
Descrizione foto: Un gruppo di rane di vetro che dormono insieme a testa in giù su una foglia. - Credit: © Jesse Delia.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Glassfrogs Hide Red Blood Cells in Liver to “Disappear”