蛙類奇葩

李忠東

世界上有不少動物是透明的，但以生活在水中的居多，如一些魚、蝦、水母、蠕蟲。但在中美洲和南美洲的熱帶雨林中，生活著一種能夠控制自己身體使之透明的樹蛙，被稱為“玻璃蛙”，共計有60多種。在繁殖季節，它們會在懸于雨林小溪上方的樹葉上產卵，雌雄玻璃蛙會安靜地守護在卵的旁邊，以確保所產的卵不會變干，同時保護這些卵免遭寄生蟲和小型捕食昆蟲的傷害。蝌蚪孵化出來后，就會掉入樹葉下方的水中，直到在水中長出了四肢，再跳回樹上。

玻璃蛙的皮膚主要呈綠色，具有極好的滲透功能，對環境的變化非常敏感，能提供有關環境退化和氣候變化影響的早期預警。這些變化的反應，很像大自然的“晴雨表”。隨著人類生活對自然環境的影響，玻璃蛙的生存環境遭到破壞，許多品種已經被列為瀕危物種。

玻璃蛙只有曲別針大小，是一種夜行動物。當它們白天趴在淡黃色或者綠色的葉子上睡覺時，會與葉子融為一體，其背部皮膚的花紋和葉脈的紋路相似。為了不被蜘蛛、蛇等天敵捕食，玻璃蛙的綠色皮膚變成透明的，身體在日光照射之下如同露珠。透過腹部透明的皮膚，可以看到它們的骨架、血管、腸道和正在強有力跳動著的心臟。精致的綠色透明身體不會投射陰影，對于從上方或下方經過的鳥類和其他捕食者而言幾乎是隱形的，即便是人類，也很難找到它們的蹤跡。到了夜間，玻璃蛙便醒來覓食或交配，身體呈現出一種不透明的紅棕色。

美國杜克大學生物學家卡洛斯·塔沃阿達對玻璃蛙的這種隨意隱身能力感到好奇。觀察后發現，與活動時相比，玻璃蛙睡眠期間的身體透明度高出34%～61%。它們變透明是為了保護自身安全，因為睡覺時最容易遭受攻擊。隱藏狀態是玻璃蛙適應自然的結果，身體變透明或與血管中缺乏紅細胞有關。

塔沃阿達和他的研究團隊利用光聲成像技術，獲得玻璃蛙紅細胞吸收光線時產生的超聲波圖像，揭開了這種樹蛙的隱身秘密。玻璃蛙的皮膚和其他組織本身是透明的，通常情況下是體內循環的血液讓它們顯出形狀。玻璃蛙在白天睡覺時，有將近90%的紅細胞集中在肝臟“隱藏”起來，而其他樹蛙的肝臟通常儲藏僅12%的紅細胞。透明狀態下，玻璃蛙也會縮小并聚集大部分內臟。

厄瓜多爾基多圣弗朗西斯科大學的生物學家胡安·曼努埃爾·瓜亞薩明指出，這項研究完美揭示了玻璃蛙如何通過將血液“隱藏”在肝臟而令身體變得透明。已知的其他透明動物都沒有在身體內移動大量血液的行為，這種睡覺時藏血的技巧似乎是玻璃蛙的獨門絕技。睡覺時，它們的血管中似乎沒有血液，醒來時血液開始流動，降低了身體透明度。

美國自然歷史博物館的生物學家杰西·迪莉亞認為，這表明玻璃蛙的血液在一天中幾乎有12小時不輸送氧氣。只要有幾個小時的血液循環缺氧，大多數動物就會死亡。玻璃蛙的這一行為為何不會危及生命，以及究竟是如何做到的，目前尚不清楚。另外，血液濃縮得如此稠密會導致致命的凝血。玻璃蛙將大量紅細胞集中于身體某一部位卻沒有凝血，而且活得很好，這令研究人員百思不解。解開這個謎題將有助于探索治療人類凝血功能異常疾病的更好方法，為抗凝血藥物的開發提供有用的線索。

玻璃蛙是一種體長2至3厘米的夜行動物

木蛙在北美隨處可見，是生活在北極地區的唯一一種兩棲動物。酷寒的極地氣候常常使冬季夜晚的溫度降至-9°C至-18°C的低溫，但木蛙卻凍不死，隨氣溫下降它把自己凍成一塊冰。等到天氣回暖，木蛙體內外的冰塊逐漸融化，幾個小時后就能夠恢復活蹦亂跳的行動能力。

研究人員利用核磁共振對冷凍和解凍過程中的木蛙進行成像，發現它們身體的結冰過程從邊緣的肢體部位開始，以特定方向逐漸蔓延至體內，整個過程持續4個多小時。當氣溫降到0°C以下，在10分鐘內，木蛙的皮膚組織開始結冰；3小時后，動脈和靜脈血管冰凍，心臟和大腦停止運作，但肝臟依然保持著未凍結的狀態，不過體積大大縮小；在24小時之內，其65%的身體會被凍住，肝臟也慢慢地開始結冰，最終全身結成冰塊，保持長達8個月的“冰凍”狀態。

而解凍的過程完全相反。當外界溫度恢復到0°C以上時，木蛙的內臟首先解凍，再向全身各部位蔓延開去；到52分鐘時，肝臟成為最先完全解凍的器官，不過體積尚未能恢復到原始狀態；慢慢地，木蛙四肢的肌肉組織也開始解凍；3小時后，心臟完全恢復運作，血液再次灌注到血管和肝臟之中。

木蛙隨氣溫下降把自己凍成一個造型奇特的堅硬“冰雕”

當外界溫度恢復到0℃以上時，木蛙慢慢解凍，恢復活蹦亂跳的行動能力

科學家發現，在木蛙的耐凍特性中，肝臟發揮著重要作用。每年的夏季和秋季，它們的肝臟就會儲備大量的肝糖原。等到了冬季環境溫度開始降低時，肝臟會快速分解肝糖原，在體內產生大量葡萄糖，并通過提高心率的方式，盡可能地讓葡萄糖以最快的速度分布全身。不同器官和組織對葡萄糖的攝取能力不同，大腦和腹部等核心器官內的葡萄糖濃度高于骨骼肌（橫紋肌的一種，附著在骨骼上的肌肉）或皮膚等外周組織。對細胞而言，葡萄糖是一種很好的冷凍保護劑。這就相當于在器官周圍安上了一個大冰窯，保護了器官的完好功能。

此外，當環境溫度變得寒冷時，木蛙體內的基因會啟動血液中的冰晶核蛋白。冰晶核蛋白屬于一種冰結合蛋白，是木蛙忍耐冰凍的絕佳“武器”：它能夠限制冰晶只在細胞外形成，而且在細胞外多處形成小冰晶，以避免形成大冰塊損傷細胞。除此之外，冰晶核蛋白還能通過降低冰晶形成的速率，使細胞滲透壓變化放緩，在安全的情況下逐漸脫水，平穩進入休眠期。

木蛙還有一種“保命機制”——在低溫環境下，通過DNA修飾和調節轉錄因子（基因表達的重要調節因子，通過與DNA結合來調節基因的轉錄水平），適度改變某些基因的表達。例如，在冷凍狀態下不可避免地要面對氧氣缺失的情況，這個時候木蛙就會對線粒體中參與有氧呼吸的相關基因進行下調，使細胞能實現一定程度的“無氧呼吸供能”。再如，木蛙體內的微核糖核酸microRNA，能根據環境溫度不同，調整凝血與抗氧化應激相關基因和相關蛋白的穩定性及活性，以在天氣回暖時降低氧化應激對木蛙造成的危害。

值得一提的是，木蛙的尿液在抗凍防寒中也派上了大用場。它們在長達8個月的休眠期內始終不排尿，這是因為它們腸道中的特有微生物能回收尿液中主要的代謝成分尿素。木蛙將回收的尿素轉換成有用的氮，讓自己在冬眠、內外結凍時維系生命。

科學家從生物的抗凍機制中汲取靈感，例如，利用葡萄糖的類似物把大鼠肝臟的冷凍保存時間延長到96小時。再如，通過一些小分子來抑制細胞的代謝，使得冷凍又復蘇的細胞的活力得以保持，大大減少DNA的損傷。這些研究成果不僅能給“冷凍人”帶來希望，還極大地推動了再生醫學和器官移植等學科的發展。

1869年，英國博物學家阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士徒步穿越婆羅洲的熱帶雨林時，當地人給了他一個令人驚嘆的樹蛙標本。根據當地人的描述，這只大樹蛙可以從一棵高高的樹上飛躍而下，用蹼狀的腳掌一次“飛行”15米。后來這種樹蛙被稱為“華萊士飛蛙”。婆羅洲是印度尼西亞的一個大島，這里樹木高大，枝葉繁茂，植物、鳥類和昆蟲種類豐富。

華萊士飛蛙的別名為“黑掌樹蛙”，它們能隨天氣的變化而變換自身的顏色。在炎熱、明亮的陽光下，它們的皮膚顏色會變淺；當氣溫下降或天黑時，皮膚會變黑以吸收熱量。這些變化由皮膚細胞內各種色素的增減引起，和周圍的環境完美融合以逃避天敵，像貓頭鷹和猴子這樣的食肉動物很難發現它們，同時又使它們能夠輕易地接近獵物。這種能飛的樹蛙還有一雙又大又圓的眼睛，即使在黑暗中，也能發現昆蟲最輕微的運動，并捕獲它們。

華萊士飛蛙身體扁平，胯部細，大而圓的獨特腳掌可以幫助攀爬并抓住垂直的表面，不讓身體從樹上掉下來。雨林中的樹木間隔很寬，飛蛙后腿長而有力，不但能攀爬，而且善于在樹林中跳躍。對它們而言，縱身跳躍至2米遠的樹枝上毫不費力。

華萊士飛蛙經常爬到樹木或植物的頂端，彈射到空中，張開蹼狀的腳掌滑翔。其臀部和前后肢的外側有膚褶，不僅增加了體表面積，有助于在空中調節氣流，還能收縮腹部，增加升力。移動腿或扭轉腳掌，能控制降落的方向。滑翔成為華萊士飛蛙從一個地方到另一個地方最有效的出行方式，也是躲避捕食者的最佳逃跑方案。

華萊士飛蛙沒有翅膀，它們做的只是滑翔，靠的是樹的高度、強有力的后腿、又大又圓的腳掌和滑翔時的身體控制。這種滑翔方式類似人類的翼裝飛行——飛行者從懸崖或山頂等高處一躍而下，運用肢體動作來掌控滑翔方向，用身體進行無動力空中飛行，在到達安全極限的高度，飛行者將打開降落傘平穩著落。

滑翔成為華萊士飛蛙從一個地方到另一個地方最有效的出行方式，也是躲避捕食者的最佳逃跑方案

華萊士飛蛙大部分時間生活在樹上，只有到繁殖季節，需要產卵的時候，才會“飛”到地面。它們的卵連同一種被稱為“蛋白”的物質一起被產出后，形成一種泡沫團。不久后，這種泡沫團就變得外殼堅硬，但內里卻仍能保持濕潤狀態。蛙卵及其之后變成的蝌蚪就安全地待在里面，一直等到雨水到來，把它們沖進池塘。

達爾文蛙由英國著名生物學家、博物學家達爾文發現。它們分布于智利和阿根廷的溫帶森林中，生活在河流近旁陰暗潮濕的山林中，以食用昆蟲（如蠕蟲）和小動物為生。達爾文蛙是小型陸棲蛙類，身長2.5～3.5厘米，膚色呈灰色、綠色或褐色，縱長的背脊顏色略淡，深色斑點邊緣顏色稍淡，背部基本光滑，只有一些疣狀腺體，叫聲由喉部發出的鼾聲和咕嚕聲組成。

青蛙的繁殖方式是卵生、體外受精，將卵產在水中或水邊，為的是讓卵孵化成的蝌蚪能夠直接在水中生活，而達爾文蛙撫養幼蛙的方式卻與眾不同。到了繁殖季節，它們會從石頭、枯木等藏身之處出來。雌蛙將少數大型的白色卵團產于潮濕的地面，之后雄蛙就會伏在卵上。等到蛙卵即將孵化的時候，雄蛙就會用舌頭把它們卷起并咽下去。這些卵既沒有吞進雄蛙的胃，也沒有含在口腔里，而是藏在了又大又深的聲囊里。

達爾文蛙的育兒方式與眾不同

達爾文蛙被列為極度瀕危物種

聲囊是蛙發聲的地方，可以產生共鳴，讓聲音聽起來非常洪亮，且可以傳播很遠的距離。當蛙呱呱鳴叫時，能看見鼓得像個球一樣的聲囊，可誰能想到達爾文蛙還能將它當“育兒室”用呢？蛙類產卵數量一般能達到萬粒，而達爾文蛙的產卵數量僅20～30粒，因為蛙卵得到了妥善保護，后代才得以延續。在聲囊中孵化的蝌蚪從卵黃中汲取營養，并從雄蛙那里獲得氧氣。3周后，蝌蚪們長到大約1厘米后，雄蛙就會把嘴巴張開，讓蝌蚪們跳出來，從此開始獨立生活。由雄蛙來撫育幼蛙成長，這在自然界是罕見的。

然而，達爾文蛙的生存狀況堪憂，《世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄》已將其列為極度瀕危物種。在世界自然保護聯盟物種生存委員會兩棲動物專家組的推動和召集下，2017年制訂了達爾文蛙的保護計劃，并于2018年正式啟動了達爾文蛙的跨國聯合保護戰略，計劃在2028年達成“評估獲得達爾文蛙種群現狀的關鍵信息，減少影響達爾文蛙生存的主要威脅，以及為相關保護行動提供資金、法律和社會支持”的目標。