你見過身體半透明，能通過皮膚看到它內(nèi)部器官在跳動的動物嗎？

這樣的青蛙出現(xiàn)在了國際自然科學頂刊《科學》（《Science》）的封面！

《科學》封面：真正的隱身術(shù)！為了變透明，連血液都“消失”了。

圖片來源：《科學》

它就是跗蛙科（Centrolenidae）玻璃蛙屬的一種神奇的生物——赤心玻璃蛙（Hyalinobatrachium colymbiphyllum），一種來自中美洲和哥倫比亞雨林的小型青蛙，白天睡覺時幾乎可以從視覺上消失在葉片上，讓天敵找不到蹤影。這種奇特的隱身術(shù)背后，藏著一個驚人的生理秘密。今天，我們就來深入探索這只“雨林隱形忍者”背后的科學魔法。

 赤心玻璃蛙。圖片來源：百度百科

“隱身特工”的外形與習性

赤心玻璃蛙多分布于熱帶雨林里的溪流附近的樹木上，它們體型小巧，雄性青蛙長 22-27 毫米，雌性青蛙長 24.5-29 毫米，大約相當于一枚一元硬幣的直徑（2.5 厘米）。它們背部呈亮綠色，肚皮和腿部半透明。夜間，它們會低垂在樹葉上鳴叫和交配，清晨時掛在葉背睡覺——這個位置正好露出透明腹部，把自己變成漫天綠葉的一部分，讓捕食者難以發(fā)現(xiàn)它們。

當它們趴在葉片上時，由于皮膚和肌肉的透明度極高，骨骼、臟器甚至血管都若隱若現(xiàn)。肉眼幾乎分辨不出它們的輪廓，只有在光線透射下才能看到內(nèi)臟光影，仿佛一個小小的“隱形斗篷”籠罩在身體上。

睡覺的赤心玻璃蛙。圖片來源：Duke Engineering

生物隱身術(shù)的“核心秘密”

要了解赤心玻璃蛙的“隱身術(shù)”，就先要知道為什么大多數(shù)動物的皮膚是不透明的。

動物的身體就好像一碗果蔬湯——里面有各種蔬菜（細胞）、粉絲（纖維）、調(diào)味料（色素）等等，這些東西都會讓我們看不清原本的湯底。這是因為光在不同組織界面上會發(fā)生散射和吸收，導致其無法透過生物體，因此大多數(shù)生物的皮膚是不透明的。

那我們再研究一下玻璃蛙皮膚透明的原因。

在2022年底由杜克大學生物學教授桑克·約翰森組織的研究團隊發(fā)表了一項關(guān)于赤心玻璃蛙的新研究，發(fā)表在了《科學》（《Science》）的封面上，這項研究指出：赤心玻璃蛙的皮膚能夠如此透明，是源于它們的絕招——“血液隱藏術(shù)”！

玻璃蛙睡覺時和活動時的皮膚透明度對比。圖片來源：Duke Engineering

科學家們利用光聲顯微術(shù)（Photoacoustic microscopy, PAM），能夠?qū)崿F(xiàn)在這些蛙睡眠和活動時跟蹤紅細胞的變化。這項技術(shù)的工作原理是向生物組織發(fā)射特定波長的激光，當激光被組織中的分子吸收后，分子受熱膨脹，從而產(chǎn)生超聲波并傳回超聲傳感器。通過分析這些強弱不同的信號，就能生成組織中分子結(jié)構(gòu)精細的彩色生物醫(yī)學圖像。

對于赤心玻璃蛙來說，PAM是一種非侵入性的成像技術(shù)，由于紅細胞本身含有大量的造影劑（血紅蛋白），與此同時不同類型的細胞會吸收和反射不同波長的光。因此，它不需要使用造影劑或令青蛙感到不安的注射劑，而所以，PAM是追蹤紅細胞最理想的工具。

利用PAM技術(shù)追蹤紅細胞變化圖。圖片來源：Duke Engineering

檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在玻璃蛙睡著時它們的紅細胞集中轉(zhuǎn)移到肝臟中，腹部其他部位幾乎沒有紅細胞，所以呈現(xiàn)出幾乎“看不見血”的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)還指出：睡眠狀態(tài)下，平均約90%的紅細胞從循環(huán)系統(tǒng)中暫時轉(zhuǎn)移，聚集到肝臟處，皮膚中的血紅蛋白含量顯著減少，皮膚血管幾乎“空載”——意味著光線幾乎可以完全穿透！皮膚的透光率提升了2-3倍。

同時，赤心玻璃蛙的組織中本就缺乏色素細胞，這意味著皮膚本身不會像大多數(shù)脊椎動物那樣顯色；加上全身細胞結(jié)構(gòu)均勻，光線穿過時幾乎不會被散射，這也增強了透明效果。

所以對于赤心玻璃蛙來講，它就像個會“藏料”的大廚——睡覺時把“湯里的干貨”全塞進肝臟（相當于把蔬菜和粉絲撈到鍋底一角藏起來），剩下的湯水就變清了，讓光線可以直接透過！

“隱藏血液”是一種主動、可逆、由生理調(diào)控控制的隱身機制。赤心玻璃蛙不是被動偽裝，而是主動關(guān)閉身體最顯眼的“紅色信號”。

赤心玻璃蛙是如何做到“血液失蹤”而不死的？

能把絕大部分血液聚集到一個器官而無血栓，這是所有陸生脊椎動物中前所未見的奇跡。大多數(shù)動物這么做會造成組織器官缺氧甚至中毒、休克。

但赤心玻璃蛙并沒有，這是因為它們在調(diào)度紅細胞時，保留約10％的血液在循環(huán)中，用來維持氧氣供應與血壓?？茖W家推測玻璃蛙在睡眠中進入低代謝狀態(tài)，對氧氣的需求大幅下降，從而在低血流量下也能夠維持生命活動。

  玻璃蛙透明腹部（圖片來源：Geoff Gallice）

杜克大學的科學團隊目前在研究它們?nèi)绾卧诰垩^程中避免血液凝結(jié)，以及如何在恢復狀態(tài)時迅速把血細胞送回全身。這一機制可能為人類血栓防控和器官保存提供新思路和方向。

進化為何要隱形？

為什么玻璃蛙白天要“隱身”呢？

這是因為白天——赤心玻璃蛙處于陽光下的最危險時刻。鳥類、蛇等捕食者利用顏色和體形識別獵物。而玻璃蛙通過皮膚加血液雙重透明隱形，打破光線反射輪廓，模糊身體邊緣，實現(xiàn)“邊緣擴散隱蔽”，讓自身幾乎與葉片融為一體，擾亂捕食者的視線，達成自我保護的目的。實驗證明，這種半透明保護機制比單純的色彩偽裝更加有效，大幅降低被捕食者捕食的概率。

綠色玻璃蛙在葉子表面的偽裝。圖片來源：Duke Engineering

此外，赤心玻璃蛙透明度極高，在部分研究中被認為是氣候變化敏感的“生態(tài)指示物”，它們對溫濕度變化敏感，因此其數(shù)量變化可能反映雨林微氣候的變化。所以它們的存在指示著雨林生態(tài)的健康與變化。

 赤心玻璃蛙。圖片來源：維基百科

小小赤心玻璃蛙帶給人類大大啟示

赤心玻璃蛙的隱身機制，不只是生物奇觀，更啟示了人類科技探索的方向：

醫(yī)療血栓治療：研究其在高濃度血液狀態(tài)下保持不凝結(jié)的機制，或?qū)糜谛呐K手術(shù)、器官移植、體外循環(huán)、抗血栓；材料科學與仿生技術(shù)：借鑒赤心玻璃蛙的透明特性，

新型影像技術(shù)：光聲顯微成像是一種無創(chuàng)跟蹤血流的技術(shù)，在赤心玻璃蛙研究后或可推廣到臨床診斷，提高對血管性病變的捕捉精度。

自然的透明交響

在夜幕降臨，雨林微光，一只玻璃蛙安靜地睡在葉背，它把血液藏在肝臟里，只剩玻璃般透明的皮膚，仿佛“水珠”一般，隱匿于自然交響中。玻璃蛙并不僅僅是可愛的小動物，它還將“隱身”從科幻帶入現(xiàn)實。在它小小的身體里，自然演繹了一套高度智慧的迷彩方案：隱藏血液，透明身體。這種進化的奏章，不僅讓地球生物的奧秘更生動，也激發(fā)了人類對生命極限的思考。

作者：李尚鴻

審核：張云峰 中國科學院動物研究所 研究員

本文來源科普新媒體平臺“蝌蚪五線譜”，已經(jīng)授權(quán)發(fā)布