The body ranas de cristal presentan uno de los más llamativos phenomenos de la naturaleza. Sus cuerpos son transparent, una caracteristica que permite dormir durante el día sobre las hojas verdes. De esta manera, el camouflage les ayuda a evitar el attack de sus predators.
A team of scientists from different institutions of the United States, which includes the Argentine Carlos Taboada, discovered the mechanism by which the crystals are made transparent. A finding that could aid the development of mejores Anticoagulants and cardiovascular disorders.
Cuando descansan, las ranas que estudiaron sacan sus globulos rojos de la circulación y los occultan en el hígado. Lo han demonstrated a través de un estudio que implicó una collaboration entre biólogos e ingenieros biomédicos. Hecho que se publicó hoy en la revista Science.
Se conocen muchos animales que viven en el mar y que pueden cambiar el color de su piel o volverse completamente transparentes. Pero las ranas de cristal son uno de los pocos vertebrates que habitan en ecosistemas terrestres y que pueden ser transparentes, una particularidad que la ha convertedi en objeto de estudio.
Sus poblaciones live in Belize, Colombia, Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Guatemala, Guyana, Honduras, México, Nicaragua, Panamá, Surinam and Venezuela.
La rana de cristal no mide más que unos centimeteri y es más activa por la noche. De día, es una maestra del camouflage. “When you rest, your muscles and skin become transparent, and only your bones, eyes, and internal organs are visible,” explained Dr. Taboada, postdoctoral fellow at Duke University and recently appointed professor of evolutionary biochemistry at Vanderbilt University. , Estados Unidos, quien fue interviewado por Infobabe.
“Estas ranas duermen en el fondo de grandes hojas y, cuando son transparente, pueden adaptarse perfectamente a los colores de la vegetation”, he commented.
No es fácil contar con la transparencia. The organisms have red blood cells in the circulatory system. Esos globulos absorben la luz verde, que es el color de la luz que suelen reflectar las plantas y otros tipos de vegetation.
A cambio, estas célula ricas en oxygeni refleccen la luz roja, lo que hace que la sangre -y, por extensión, el sistema circulatorio- sea muy visible, sobre todo contra una hoja verde brillante.
Taboada empezó a dedicarse al estudio de ranas cuando hizo su doctorado en la Argentina. Investigó sobre especies con fluorescenceia. Más adelante se dedicó a las ranas de cristal como becario postdoctoral en el laboratorio de Sönke Johnsen, profesor de biology de Duke specialized en el estudio de la transparency. He worked with his colleague and friend Jesse Delia, who traveled around the world in search of different species of crystalline ranas.
Observaron que los globulos rojos parécian desaparecer de la sangre circulante cada vez que las ranas se volvías transparentes. Realizaron pruebas de imagen adicionales en los animals y demonstraron mediate modelos ópticos que los animals lograban la transparency porque expulsaban los glóbulos rojos de sus vasos.
Taboada sospechaba que las célús se almacenaban en uno de los organos internos de la rana, que están envueltos en una membrana reflectante. Para seguir adelante con la pregunta, contaron con la collaboración de biólogos e ingenieros biomédicos not only de Duke, sino también del Museo Americano de Historia Natural, la Universidad de Stanford y la Universidad del Sur de California.
“Si estas ranas están despiertas, estresadas o anesthesiadas, su sistema está lleno de glóbulos rojos y son opacas”, explained Delia, now a postdoctoral fellow at the American Museum of Natural History.
“La única forma de estudiar la transparencia es si estos animals están felizmente dormidos, lo cual es difícil de conseguir en un laboratoryo de investigation. Nos dábamos cabezazos contra la pared buscando una solución”, he recorded.
Pero Taboada había aprendido sobre una tecnología de imagen llamada photoacústica microscopía, cuando estudiaba la biliverdina, el compuesto que da a ciertas especies de ranas su characteristica color verde.
Esa tecnología consiste en disparar un haz de luz laser seguro sobre el tejido, que es absorbido por las moleculas y convertido en ondas ultrasónicas. Luego, esas sonoras ondas se utilización para obtener biomédicas imágenes detalas de las moleculas. Se trata de una herramienta non invasive, silenciosa, sensible y que está disponible en Duke.
“The photoacoustic microscope is the ideal tool to obtain non-invasive images of red blood cells because it is not necessary to inject contrast agents, which would be very difficult for these patients,” explained Junjie Yao, adjunct professor of Biomedical Engineering at Duke and co-author.
“Los propios red globulos dan el contraste, porque los distintos tipos de cells absorben y reflecten diferentes longitudes de la onda de la luz. “Pudimos optimizar nuestros sistemas de imagen para buscar specifically red glóbulos y saber cuánto oxygen circulaba por el cuerpo de las ranas”, he added.
Así hicieron el experimento: pusieron a ranas de cristal a dormir boca abajo en una placa de Petri, como si estuvieren sobre una hoja. Las iluminaron con un láser verde. Los globulos rojos del cuerpo de la rana absorbían la luz verde y emitían ondas ultrasónicas, que eran captadas por un sensor acústico para rastrear su paradero, con gran resolúción espacial y alta sensibilidad.
Los resultados fueron surprisingly claros: cuando las ranas dormían, eliminaban casi el 90% de sus red globulos circulantes y los almacenaban en el hígado. En pruebas posteriores, el equipo también observó que los globulos rojos salían del hígado y circulaban cuando las ranas estaban activas, y luego volvíán a agregarse en el hígado mientras se recuperaban.
The main result is that when the ranas de cristal quieren ser transparente “filtran casi todos los globulos rojos de su sangre y los esconden en un hígado recubierto de espejo, avoiding de algun modo crear un enorme coágulo de sangre en el proceso”, explained a través de un comunicado Johnsen, quien además de científico es photographer y buzo, y ha realizado varias publicaciones sobre transparencia en los animals.
“Cada vez que las ranas necessitan volver a estar activas, devuelven las cells al torrente sanguine, lo que les proporcia la capacidad metabólica para moverse”, he emphasized. Segun contó Taboada a Infobaeahora están investigando si otras especies de ranas transparentes tienen el mismo mecanismo de esconder los globulos rojos en su hígado.
El mecanismo identificado generó ahora más preguntas sobre cómo las ranas pueden amasser de forma segura casi todos sus glóbulos rojos en el hígado sin que se coagulen o dañen sus tejidos peréfiricos. Un posible paso siguiente podría ser estudiar este mecanismo y cómo podría aplicarse algún día a problemas vasculares que pueden desarrollarse en los seres humanos.
In the majority of vertebrates, the accumulation of red blood cells can cause potentially dangerous blood clots in veins and arteries. Sin embargo, las ranas de cristal no experimentan una thrombosis al agglutinar a los glóbulos en el hígado. “Cuando tienen una herida, las ranas sí pueden hacer una coagulación. Por lo cual, desarrollan una selective coagulación. Estamos buscando más respuestas para comprender cómo logran eso”, said Taboada a Infobae. Por eso, comprender mejor el phenomenó podría contributar al desarrollo de mejores tratamientos para los pacientes con problemas de coagulation.
“Este es el primero de una serie de studies que documentan la physiology de la transparency de los vertebrados, y esperamos que estimula el trabajo biomédico para traducir la physiology extrema de estas ranas en objetivos novedosos para la salud humana y la medicine”, said Delia .
El trabajo mostró que las ranas de cristal pueden ser un modelo útil para la investigation, especially cuando se combina con las imágenes photoacústicas de última generación. “We can learn more about the physiology and behavior of the glass window, or we can use these models to optimize the imaging tools for biomedical engineering,” said Delia.
The work was supported by a grant from the National Geographic Society, a postdoctoral scholarship from the Human Frontier Science Program, a Gerstner Scholars scholarship provided by the Gerstner Family Foundation and the Richard Gilder Graduate School of the American Museum. Historia Natural. The researchers also received funds from Stanford University and Duke University, subsidies from the National Institutes of Health, the CAREER prize from the National Science Foundation, among other institutions.
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