「新浪科技综合」为了让自己更绿，它们一生都在生病……新浪科技综合2020-07-28 10:33:500阅
来源：环球科学
作者：石云雷
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图1/6草蛙（<em>Espadarana</em>）拥有半透明的皮肤 ， 其皮肤中存在淋巴囊 。 这种草蛙能利用由血红蛋白降解产生的有毒的胆绿素 。 （图片来源：Santiago R 。Ron）为了捕食和躲避天敌 ， 蛙类（无尾目）演化出了能有效融入环境的皮肤 。 大部分蛙类通过皮肤中的色素细胞拥有绿色或其他颜色的皮肤 。 但对于一些同样呈现出绿色皮肤的树蛙和草蛙来说 ， 事情就没有这么简单了 。 一项最新研究发现 ， 它们的皮肤中缺乏这些色素细胞 ， 因此不得不在体内大量富集一种有毒色素（胆毒素） ， 几乎接近其他蛙类的200倍 。 与此同时 ， 它们还演化出了复杂的皮肤及其下层组织 。
发荧光的树蛙
蛙类常见的绿色皮肤帮助它们在自然环境中隐藏自己 ， 便于捕食或逃跑 。 那么这些蛙类是如何变成绿色的？之前的一些研究发现 ， 蛙类的皮肤表层存在一些色素细胞 。 这些细胞的排列方式、产生的各种色素成分能使蛙类表面呈现出绿色或其他颜色、特殊花纹和斑点 。 我们通常见到的侧褶蛙属 ， 就是其中的一类 。
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图2/6一种侧褶蛙（<em>Pelophylax esculentus</em>） 。 图片来源：维基百科2017年 ， 阿根廷一家自然科学博物馆的研究人员在《美国科学院院刊》上发表了一篇论文 。 他们首次发现了一种生活在南美洲的树蛙——圆点树蛙能自然发出荧光 。 当用紫外线光束照射这种树蛙时 ， 它们的皮肤能发出蓝绿色荧光 。
由于荧光在四足动物中并不常见 ， 这些研究者进一步分析了这些树蛙 。 他们发现 ， 树蛙的皮肤、淋巴组织和腺体中存在一些荧光分子 ， 将吸收的短波长的光转变成长波的光 ， 反射出去 。 随后 ， 科学家陆续在多种树蛙中发现这种现象 ， 但关于树蛙皮肤的秘密才刚刚被揭开 。
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图3/6产生蓝绿荧光的圆点树蛙（图片来源：Taboada et al ，。2020）与大部分蛙类不同 ， 这些树蛙是半透明的 ， 它们缺乏色素细胞 ， 但依旧拥有绿色的皮肤 。 这一现象吸引了得克萨斯大学奥斯汀分校研究人员的注意 。 在近期发表于《美国科学院院刊》的一篇论文中 ， 他们指出 ， 这些树蛙是因为变得更“毒”或者一直处于病态 ， 才获得了保护性的绿色 。
天生患病
圆点树蛙的绿色皮肤来源于它们的皮下腺体、淋巴等组织中存在的一些非细胞色素团 。 其中 ， 最常见的一种色素是胆绿素 。 胆绿素一般由血红蛋白的代谢产物胆红素进一步代谢产生 。 对人体来说 ， 这种化合物具有很高的毒性 ， 因此当人体内产生胆绿素时 ， 机体会通过肝胆将其迅速排除体外 。 而这种化合物在人体内的富集 ， 通常会伴随出现一些代谢功能受损 ， 如严重的肝硬化 ， 胆管阻塞等疾病 。
但是 ， 让研究人员感到惊讶的是 ， 圆点树蛙存在大量的胆绿素 ， 包括它们皮下的血液、淋巴、软组织甚至是骨骼 。 一部分科学家认为这种树蛙天生患有黄疸 ， 类似于人类新生儿会出现的生理性黄疸（皮肤泛黄的现象） ， 但它们的严重程度远不止于此：圆点树蛙体内的胆绿素浓度达到了代谢功能受损的患者的4倍 。 相比于那些不患黄疸的其他蛙类 ， 其胆毒素水平更是它们的200倍 。
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图4/6圆点树蛙淋巴色素团主要存在一种色素蛋白（BBS）这项新研究还显示 ， 这种现象可能普遍存在于430多种蛙类中 ， 它们生活在不同的地区 ， 如马达加斯加、南美洲和东南亚等 。 其中 ， 99%的蛙类为树蛙、草蛙或是与树蛙存在亲缘关系的蛙类 。 研究人员发现 ， 这些分布在不同地区的蛙类通过漫长的趋同演化 ， 各自学会了利用有毒的胆绿素 。
这些蛙类到底是如何利用胆绿素的？实际上 ， 圆点树蛙体内并非大量存在的胆绿素单体 ， 而是后者与一种糖蛋白结合形成的化合物——胆绿素结合丝氨酸酶抑制剂（biliverdin-binding serpin ， BBS） 。 除蓝光、绿光和部分红光外 ， BBS能吸收其他的可见光 。 正是通过这种方式 ， 这些蛙类消除了这些胆绿素的毒性 ， 并成功在体内保留和应用这种色素 。
半透明的皮肤
当然 ， 除了丰富的胆绿素 ， 这些半透明的蛙能呈现出不同的绿色皮肤 ， 还与另外一个因素有关 。 研究人员注意到圆点树蛙皮肤及下层的结构十分复杂 ， 包括了4种不同的组织层 ， 依次是皮肤组织、淋巴层（含有淋巴囊）、肌肉组织以及结缔组织下层的鸟嘌呤晶体层 。
当自然光通过外层皮肤组织进入淋巴层时 ， 经过BBS吸收后剩余的蓝绿光和部分红光会进一步穿过其肌肉组织 ， 而结缔组织下层中由鸟嘌呤晶体形成的“反光板” ， 能将未被吸收的光线反射出去 。 因此 ， 圆点树蛙的表面呈现为绿色和一部分红色 。
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