Februar 1, 2023

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Was ist das Geheimnis des Glasfrosches, der Menschen mit Gerinnungsproblemen hilft?

Glasfrösche wie „Hylinobatrasium fleischmannii“ schlafen tagsüber und verwenden Blätter / Conservation Institute

Los Frösche aus Glas Eines der bemerkenswertesten Phänomene der Natur. ihre Körper Licht dringt ein, eine Funktion, die es ihnen ermöglicht, tagsüber in grünen Blättern zu schlafen. Auf diese Weise wird die Tarnung Dies hilft ihnen, Angriffe ihrer Raubtiere zu vermeiden.

Ein Team von Wissenschaftlern verschiedener Institutionen in den Vereinigten Staaten, darunter Carlos Tabota aus Argentinien, entdeckte einen Mechanismus, durch den diese Glasfrösche transparent werden. Eine Innovation, die zu besserem Wachstum beiträgt Antikoagulanzien und Herz-Kreislauf-Medikamente.

Wenn sie sich ausruhen, entnehmen die von ihnen untersuchten Frösche ihre roten Blutkörperchen aus dem Blutkreislauf und speichern sie in der Leber. Sie zeigten dies in einer Studie, an der Biologen und biomedizinische Ingenieure beteiligt waren. Die Wahrheit, veröffentlicht in der heutigen Zeitschrift Wissenschaft.

Wissenschaftler untersuchten einen Glasfrosch unter verschiedenen Bedingungen. Das Video zeigt die Veränderung der Penetration roter Blutkörperchen in Ihrem Kreislaufsystem. Das gleiche Tier Jessie Delia wurde in drei Situationen gefilmt

Es ist bekannt, dass viele Tiere im Meer leben und die Farbe ihrer Haut ändern oder vollständig durchsichtig werden können. Aber Glasfrösche sind eines der wenigen Wirbeltiere, die terrestrische Ökosysteme bewohnen und durchsichtig sein können, ein charakteristisches Merkmal.

Ihre Leute leben in Belize, Kolumbien, Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Guatemala, Guyana, Honduras, Mexiko, Nicaragua, Panama, Suriname und Venezuela.

Der Glasfrosch wird nur wenige Zentimeter groß und ist nachtaktiv. Tagsüber ist sie eine Meisterin der Tarnung. „Wenn sie sich ausruhen, sind ihre Muskeln und ihre Haut durchsichtig und nur ihre Knochen, Augen und inneren Organe sind sichtbar“, erklärte Dr. Tabota, Postdoktorand an der Duke University und Professor für Evolutionsbiochemie an der Vanderbilt University. , USA, interviewt von Yar Infobabe.

„Diese Frösche schlafen auf den Unterseiten großer Blätter, und obwohl sie transparent sind, können sie sich vollständig an die Farben der Pflanzen anpassen“, sagte er.

Der argentinische Biologe Carlos Tabota hat an der Universität von Buenos Aires studiert und forscht nun an der Duke University in den USA.  Er ist der Erstautor des Reviews/PNAS
Der argentinische Biologe Carlos Tabota hat an der Universität von Buenos Aires studiert und forscht nun an der Duke University in den USA. Er ist der Erstautor des Reviews/PNAS

Transparent zu sein ist nicht einfach. Organismen haben die roten Blutkörperchen des Kreislaufsystems. Diese Kügelchen absorbieren grünes Licht, das oft die Farbe von Licht hat, das von Pflanzen und anderen Arten von Vegetation reflektiert wird.

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Im Gegenzug reflektieren diese sauerstoffreichen Zellen rotes Licht, wodurch das Blut – und damit auch das Kreislaufsystem – besser sichtbar wird, insbesondere vor einem hellgrünen Blatt.

Tabota begann sich während seiner Promotion in Argentinien der Erforschung von Fröschen zu widmen. Er studierte fluoreszierende Arten. Anschließend wandte er sich als Postdoktorand im Labor von Sonke Johnson, einer Duke-Biologieprofessorin, die sich auf das Studium der Transparenz spezialisiert hat, den Glasfröschen zu. Er arbeitete mit seinem Kollegen und Freund Jesse Delia zusammen, der die Welt auf der Suche nach verschiedenen Glasfroscharten bereiste.

Sie beobachteten, dass rote Blutkörperchen aus dem Blutkreislauf verschwanden, wenn die Frösche durchsichtig wurden. Sie führten zusätzliche Bildgebungsexperimente an Tieren durch und zeigten anhand optischer Modelle, dass die Tiere Transparenz erreichten, indem sie rote Blutkörperchen aus ihren Gefäßen abführten.

An der Studie war die Biologin Jess Delia beteiligt, die die Welt nach Glasfröschen abgesucht hat.  Unter anderem entdeckte er Cochranella eugnemos in Panama / J.  Delia
An der Studie war die Biologin Jess Delia beteiligt, die die Welt nach Glasfröschen abgesucht hat. Unter anderem entdeckte er Cochranella eugnemos in Panama / J. Delia

Tabota vermutete, dass die Zellen in einem der inneren Organe des Frosches gespeichert waren, eingeschlossen in einer reflektierenden Membran. Um der Frage nachzugehen, haben sie die Hilfe von Biologen und Bioingenieuren nicht nur von Duke, sondern auch vom American Museum of Natural History, der Stanford University und der University of Southern California in Anspruch genommen.

„Ob diese Frösche wach, gestresst oder anästhesiert sind, ihr Kreislaufsystem ist voller roter Blutkörperchen und sie sind undurchsichtig“, erklärte Delia, jetzt Postdoktorandin am American Museum of Natural History.

„Folien können nur untersucht werden, wenn diese Tiere glücklich schlafen, was in einem Forschungslabor schwierig ist. Wir haben unsere Köpfe gegen die Wand geschlagen und nach einer Lösung gesucht“, erinnert er sich.

Aber Tabota erfuhr von einer bildgebenden Technik namens photoakustische Mikroskopie, als er die Verbindung Biliverdin untersuchte, die bestimmten Froscharten ihre charakteristische grüne Farbe verleiht.

Sie untersuchten den Glasfrosch mit einem bildgebenden Verfahren namens photoakustische Mikroskopie / Jesse Delia
Sie untersuchten den Glasfrosch mit einem bildgebenden Verfahren namens Lichtmikroskopie / Jesse Delia

Diese Technologie besteht darin, einen sicheren Laserstrahl in das Gewebe zu schießen, der von den Molekülen absorbiert und in Ultraschallwellen umgewandelt wird. Diese Schallwellen werden dann verwendet, um detaillierte biomedizinische Bilder der Moleküle zu erhalten. Es ist ein nicht-invasives, leises und empfindliches Instrument, das bei Duke erhältlich ist.

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„Die photoakustische Mikroskopie ist ein hervorragendes Werkzeug für die nicht-invasive Bildgebung roter Blutkörperchen, da sie keine Injektion von Kontrastmitteln in diese Frösche erfordert, was für diese Frösche sehr schwierig wäre“, erklärte Junjie Yao, außerordentlicher Professor für Biomedizintechnik an Herzog und Co-Autor. .

„Rote Blutkörperchen bieten Kontrast, da verschiedene Zelltypen unterschiedliche Wellenlängen des Lichts absorbieren und reflektieren. Wir konnten unsere Bildgebungssysteme optimieren, um gezielt nach roten Blutkörperchen zu suchen und zu sehen, wie viel Sauerstoff durch die Körper der Frösche zirkuliert.“

So haben sie das Experiment durchgeführt: Sie legten Glasfrösche kopfüber in eine Petrischale, als lägen sie auf einem Blatt. Sie wurden mit einem grünen Laser beleuchtet. Rote Blutkörperchen im Körper des Frosches absorbierten grünes Licht und sendeten Ultraschallwellen aus, die von einem akustischen Sensor aufgenommen wurden, um seinen Standort mit hoher räumlicher Auflösung und hoher Empfindlichkeit zu verfolgen.

Wenn Frösche schlafen, scheiden sie fast 90 % ihrer roten Blutkörperchen aus und speichern sie in der Leber.  Archiv/Christian Aguirre - Revista Acta Zoológica Mexicana
Wenn Frösche schlafen, scheiden sie fast 90 % ihrer roten Blutkörperchen aus und speichern sie in der Leber. Archiv/Christian Aguirre – Revista Acta Zoológica Mexicana

Die Ergebnisse waren verblüffend eindeutig: Wenn die Frösche schliefen, entfernten sie fast 90 % ihrer roten Blutkörperchen und lagerten sie in ihrer Leber ein. In nachfolgenden Experimenten beobachtete das Team auch, dass rote Blutkörperchen die Leber verlassen, wenn die Frösche aktiv sind, und sich wieder in der Leber ansammeln, wenn sie sich erholen.

Die wichtigste Schlussfolgerung ist, dass Glasfrösche, wenn sie transparent sein wollen, „fast alle roten Blutkörperchen aus ihrem Blut filtern und sie in der glasumhüllten Leber verstecken, wodurch irgendwie vermieden wird, dass dabei ein riesiges Blutgerinnsel entsteht“, erklärte er. In einer Erklärung gegenüber Johnson, der sowohl Wissenschaftler als auch Fotograf und Taucher ist, hat mehrere Publikationen über Transparenz bei Tieren veröffentlicht.

„Jedes Mal, wenn die Frösche wieder aktiv werden müssen, bringen sie die Zellen wieder in den Blutkreislauf zurück und geben ihnen die metabolische Fähigkeit, sich zu bewegen“, betonte er. Wie Taboda sagte infobaeSie untersuchen nun, ob andere Arten von durchsichtigen Fröschen den gleichen Mechanismus haben, um rote Blutkörperchen in ihre Leber abzusondern.

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Der identifizierte Mechanismus hat weitere Fragen darüber aufgeworfen, wie Frösche alle ihre roten Blutkörperchen sicher in der Leber speichern können, ohne ihr peripheres Gewebe einzufrieren oder zu beschädigen. Der nächste Schritt könnte darin bestehen, diesen Mechanismus zu untersuchen und zu untersuchen, wie er auf Gefäßprobleme angewendet werden kann, die beim Menschen auftreten können.

Die Entdeckung von Glasfröschen könnte helfen, Gerinnungsprobleme beim Menschen besser zu verstehen.  Amphibien erleben kein Frieren/Kälte
Die Entdeckung von Glasfröschen könnte helfen, Gerinnungsprobleme beim Menschen besser zu verstehen. Amphibien erleben kein Frieren/Kälte

Bei den meisten Wirbeltieren kann eine Ansammlung roter Blutkörperchen gefährliche Blutgerinnsel in Venen und Arterien verursachen. Glasfrösche erleiden jedoch keine Thrombose, indem sie Blutzellen in der Leber verklumpen. „Wenn sie verletzt sind, frieren Frösche ein. Also entwickeln sie ein selektives Einfrieren. Wir suchen nach weiteren Antworten, um zu verstehen, wie sie das erreichen“, sagte Taboda. infobae. Daher wird ein besseres Verständnis des Phänomens zur Entwicklung besserer Behandlungen für Patienten mit Gerinnungsproblemen beitragen.

„Dies ist die erste einer Reihe von Studien, die die Physiologie der Wirbelsäulentransparenz dokumentieren, und wir hoffen, dass sie die biomedizinische Arbeit anregen wird, um die extreme Physiologie dieser Frösche in neue Ziele für die menschliche Gesundheit und Medizin zu übersetzen“, sagte Delia.

Die Arbeit zeigt, dass Glasfrösche ein nützliches Modell für die Forschung sein können, insbesondere in Kombination mit ausgeklügelter Fotorezeptor-Bildgebung. „Wir können mehr über die Physiologie und das Verhalten des Spiegelfrosches erfahren oder diese Modelle verwenden, um Bildgebungswerkzeuge für die biomedizinische Technik zu entwickeln“, sagte Delia.

Diese Arbeit wurde durch Stipendien der National Geographic Society, eines Human Frontier Science Program Postdoctoral Fellowship, eines Gerstner Scholars Fellowship der Gerstner Family Foundation und der Richard Gilder Graduate School des American Museum of Natural History unterstützt. Die Forscher erhielten außerdem Mittel von der Stanford University und der Duke University, Stipendien der National Institutes of Health, einen Karrierepreis der National Science Foundation und anderer Organisationen.

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