寒い地域に住む生き物たちは、どんな特別な技を持っているのでしょうか？

★ 短期間の急速冷凍ではヒキガエルや魚などの動物は凍ってしまいますが、時間内に温めれば致命的になることはありません。

★凍結により細胞内の水に氷の結晶が形成され、細胞が破裂するなどの損傷を引き起こし、動物の死につながる可能性があります。

★ 北米の森のアカガエル、ニシキガ、クマムシなどの動物は、凍結に耐えるために、「氷の後の復活」という独特の技を持っています。

最近、面白い動画が話題になりました。吉林省の女性は魚を捕獲するために網を投げているときに、誤ってヒキガエルを捕まえた。気温は氷点下20度以下で、ヒキガエルは数回ジャンプしただけで不自然な姿勢で「氷の彫刻」のように凍り付いてしまいました...。幸い、女性はすぐにヒキガエルを水に戻しました。ヒキガエルはようやく回復して泳ぎ去りました。

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冷凍庫を開けて氷に包まれて固く凍った魚を取り出すといった、似たような内容の短い動画が多数あります。説明の後、彼は魚を水の中に投げ入れます。魚の氷がゆっくりと溶けると、魚は生き返ります！

ヒキガエルや魚などの動物は、急速冷凍された後、実際に短期間で復活することができます。これは主に、体の表面だけが凍結しており、内臓はまだ凍結して損傷していないためです。時間が長すぎると、やはり死んでしまいます。

では、動物が凍死する原因は何でしょうか?

凍結によって生物に生じる損傷は主に細胞に生じます。動物の体が凍結すると、動物の細胞内の細胞液も凍結します。水が氷になると体積が増加し、鋭い氷の結晶が生成されることが多くなります。その結果、細胞が「破裂」し、身体に回復不可能な損傷を引き起こします。

冬に捕獲された魚は氷の中では生きられません。 |トゥチョンクリエイティブ

さらに、細胞が凍結すると、細胞間の物質の交換が止まります。さらに重要なことは、生物の中に水分がなくなり、ほぼすべての代謝が停止し、有機生命の担い手であるタンパク質も変性し、動物は命を落とすことを意味します。

しかし、凍結に耐えて生き残ることができる小動物もたくさんいます。そのため、彼らはそれぞれが魔法の力を発揮して海を渡る八仙人のようなものだと言えます。次に、代表的なものをいくつか紹介します。

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独自の「不凍液」を備えた森のカエル

森のカエル科の多くの種は比較的「耐寒性」が強く、例えば我が国の東北森のカエルや黒竜江森のカエルは耐寒性が強いです。しかし、アラスカに生息する彼らの親戚である「北米アカガエル」としても知られるRana sylvaticaは、8か月間も凍りつくことができ、春が来ても普通のカエルと同じで、目覚めるとまだ健康で食事を楽しんでいます。

北アメリカウッドフロッグのようなユニークな能力はありませんが、北東部ウッドフロッグも寒さに非常に強いです。 |トゥチョンクリエイティブ

カエルは変温動物なので、体温は気温によって変化します。ほとんどの冷血動物は、気温が氷点まで下がったときに体温を維持できなければ凍死してしまいます。では、北米アメリカアカガエルはどのようにして凍結による被害を防ぐのでしょうか?

北米のアメリカアカガエルの耐寒性の秘密は、2つの不凍物質を持っていることです。 1つは尿素で、もう1つはブドウ糖です。凍結の過程で、北米アメリカアカガエルは尿素とブドウ糖を血液中に放出し、血液を通じて体中のさまざまな臓器に輸送することができます。体内のこれら2つの物質の濃度が増加すると、体液の凝固点が下がり、体の凍結速度が遅くなります。

周囲の温度が氷点下まで下がると、北米アメリカアカガエルの表面はゆっくりと氷の層で覆われ、その体もゆっくりと凍っていきます。このとき、体内の氷核形成タンパク質が活性化されます。このタンパク質の機能は、細胞の外縁部の氷を凍結し、細胞内部に大きな氷の結晶が形成されるのを防ぎ、細胞の損傷を防ぐことです。細胞の外側の水分が凍ると、浸透圧により細胞内の水分が染み出し、細胞が脱水状態になり、体が凍っても細胞が破壊されるのを防ぎます。

寒いアラスカに住んでいる人はほとんどいません |トゥチョンクリエイティブ

アラスカの氷点下期間中、気温は -20°C 近くまで下がるだけでなく、その状態が最長 8 か月続きます。この期間に生き続けるために、北米のアメリカアカガエルは特殊な肝臓も必要とします。
巨大な肝臓も「冷凍」成功の重要な要因だ。北米アメリカアカガエルは、生命維持のためのエネルギー源として肝臓に糖を蓄えます。長い冬が終わり、気温が暖かくなると、アメリカアカガエルの体内の氷は徐々に溶けて、再び目覚めます。

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粘り強く長生きするタイガーモス

北極に近いカナダ北極諸島、グリーンランド、ロシアのウランゲル島には、グリーンランドタイガーモスとして知られるGynaephora groenlandicaという蛾が生息しています。耐霜性にも優れています。

昆虫は一般的にライフサイクルが短く、寒さを恐れますが、グリーンランドガの幼虫期は7年も続きます。高緯度地域に住んでいるため、ほとんどの時期は非常に寒く、植物が発芽できるのは 1 年のうちの短い期間だけです。幼虫は、この短い時間を利用して、食事をし、変態のためのエネルギーを補充するだけです。 7 年目の夏までは蛹にならず、2 年目の春に羽化します。蛹から孵った後、雌の蛾はほとんど飛ぶことができません。彼らは、交尾のために雄の蛾を引き寄せるために、放出する性フェロモンに頼っています。交尾後、メスの蛾は卵を産み、卵が孵化すると、また7年周期が始まります。

研究の結果、科学者たちはこの昆虫がマイナス70℃の低温にも耐えられることを発見した。気温が下がると、体内の余分な水分を排出し、体液を非常に高い濃度に保ちます。同時に、幼虫の宿主植物にはピロリジジンと呼ばれるアルカロイドが含まれており、これが幼虫に幼若ホルモンを生成させます。一部の科学者は、このアルカロイドが幼虫の細胞から余分な水分を排出するのを助け、それによって体の凍結に抵抗する能力を高めると考えている。

ピロリジジンを含む植物は昆虫には無害ですが、人間には肝毒性があります。 |トゥチョンクリエイティブ

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クマムシは強すぎて不公平だ

「タフな」生き物といえば、クマムシを思い浮かべる人も多いでしょう。この小さな子は宇宙でも沸騰したお湯でも同じように快適に過ごせます。

ある科学者が、クマムシをマイナス200度の液体空気に20か月間浸し、その後マイナス253度の液体窒素に26時間以上浸し、さらにマイナス272度の液体ヘリウムに8時間浸すという実験を行ったことがあります。彼はこれでクマムシが死んでしまうと思ったが、引き上げてみるとクマムシの体内の氷がすぐに溶けて、クマムシがすぐに生き返ったことがわかった。

クマムシ |ピクチャーワームクリエイティブ

クマムシは過酷な環境に遭遇すると、体を丸めて体内の水分のほとんどを排出し、「隠棲生態」と呼ばれる状態になります。このとき、クマムシたちは一時停止しているような状態です。また、クマムシの体内には損傷を抑制するタンパク質があり、クマムシの細胞が損傷を受けたときに「シールド」として機能し、細胞を損傷から保護します。動物が凍結に耐える能力は、何百万年にも及ぶ進化の過程で環境に適応した結果です。科学者たちはそれらの研究を通じて多くの洞察を得ており、これらの成果は人類の利益に貢献しています。おそらくいつの日か、「冷凍生命」の技術が成熟し、恒星間旅行が夢ではなくなるだろう。

著者 |科学ライター、李維洋

彼の作品は、Guokr.com、国家林業局、中国ナショナルジオグラフィック、雑誌「Bowu」、少年科学雑誌などに掲載されています。

レビュー |黄成明、中国科学院動物学研究所研究員

編集者 |江凡

編集者 |ディン・ゾン

この記事は「Science Facts」（ID: Science_Facts）によって作成されました。転載の際は出典を明記してください。

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