Kriyoprotektanlar ve Donma Direnci: Alaska Ağaç Kurbağaları, Kışın "Donuyor", Yazın "Çözünüyor"!
Birçok canlının donmaya karşı bir miktar direnci vardır; ancak Rana sylvatica türü Alaska Ağaç Kurbağaları'nın düzeyine pek az hayvan erişebilmektedir. Bu ufak kurbağalar, donma halindeyken vücutlarındaki suyun %65'inden fazlası tamamen donsa da, haftalarca hayatta kalabilirler. Bu hayvanlar, -2oC sıcaklıkta tamamen donarlar. -6oC sıcaklıkta ise, donmuş haldeyken, günlerce yaşamlarını sürdürebilirler.[1]
Bu mekanizma öylesine uç boyutlardadır ki, kurbağalar bazı zamanlar günlerce, hatta haftalarca hiç nefes almazlar, kalpleri de atmaz. Bu "donma hali" boyunca kurbağanın metabolik faaliyetleri durma noktasına kadar yavaşlar. Kış boyunca hayvanlar birkaç defa donup çözünebilirler.
Kurbağalar bunu başarabilmek için "kriyoprotektan" (İng: "cryoprotectant") adı verilen kimyasallar kullanırlar. Bunlar, hayvanın dokularının donma noktasını normalin altına çekebilen, soğuğa ve donmaya karşı koruyucu kimyasallardır. Bunların miktarca artışı, kurbağanın hücrelerinin hayatta kalmasını mümkün kılmaktadır. Yapılan incelemeler, donmuş kurbağaların kanındaki kriyoprotektan oranlarının şu şekilde dağıldığını göstermektedir:[1]
- Kanda: 185 μmol/mL
- Kalpte: 388 μmol/mL
- Karaciğerde: 198 μmol/mL
- Böbreklerde: 121 μmol/mL
- Bacak kaslarında: 27 μmol/mL
Birçok hayvanın hücreleri donma noktasının altındaki sıcaklıklara maruz kaldığında büzüşür. Bunun sebebi, dokulardaki buz oluşumunun hücre içindeki suyu kendine çekmesidir. Bir nevi oluşan buz, hücrenin içindeki suyu "emer". Bu da nihayetinde ölüme sebep olur. Ancak kriyoprotektanlar, hücrelerin bu büzüşmeye karşı koyabilmesini sağlar. Bunu, dokunun donma sıcaklığını düşürerek başarırlar. Böylece dışarısı dondurucu düzeyde soğuk olsa da, hayvanların dokuları normal şekilde korunabilir.[2]
Bu koruyucu kimyasalların salgılanabilmesi için, sıcaklığın oldukça ani bir şekilde değişmesi gerekmektedir. Örneğin hayvanlar 11 hafta boyunca 3oC sıcaklıkta bekletildiklerinde veya 23oC sıcaklıktan 0oC sıcaklığa her gün 1oC sıcaklık azalmasıyla maruz bırakıldıklarında, donmaya karşı beklentiyi ölçmekte kullanılan glikoz artışı görülmemiştir. Ancak kurbağalar doğrudan doğruya 0-2oC sıcaklığa maruz bırakıldığında kriyoprotektan sentezi gözlenmiştir. Ayrıca dışarıdan sentetik yollarla glikoz verilen kurbağaların donma direnci de artmıştır ve -5oC sıcaklıklara bile direnebilmişlerdir; böylece donma refleksinin glikoz tarafından kontrol edildiği doğrulanmıştır.[3], [4]
Bu özelliğin evrimsel bir adaptasyon olduğunu gösteren çalışmalar da yapılmıştır. Örneğin ABD'nin Ohio eyaletinde Şubat ayı boyunca yapılan bir çalışmada, popülasyon içi çeşitliliğe bağlı olarak bazı kurbağaların direncinin yüksek, bazılarının daha düşük olduğu gösterilmiştir.[5] Bu çalışmada da, kurbağaların donma direnci limitinin -5oC civarında olduğu, -5.5oC'ye maruz kalan kurbağaların hayatta kalamadığı gözlenmiştir.
Donma tepkisi, kendince dezavantajlara da sahiptir: Örneğin kurbağanın donan organları, iskemi olarak bilinen kan ile beslenmeme sorunu yaşar. Sıcaklıklar yükselip, kan bu organlara yeniden hücum ettiğindeyse, birdenbire oksijen derişiminde bir artış yaşanır ve buna bağlı olarak, bu bölgedeki dokular reaktif oksijen bileşenlerine (oksidatif strese) maruz kalırlar. Kurbağalar, bununla başa çıkabilmek için antioksidanlardan faydalanırlar. Yapılan çalışmalarda, donma sırasında özellikle de glutatiyon peroksidaz isimli bir antioksidanın 1.2-2.5 kat arttığını ve antioksidan enzimlerinin faaliyetlerinde de artma yaşandığını göstermiştir.[6]
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 15
- 9
- 5
- 3
- 3
- 3
- 2
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- ^ a b K. B. Storey, et al. (1984). Biochemical Adaption For Freezing Tolerance In The Wood Frog, Rana Sylvatica. Journal of Comparative Physiology B, sf: 29-36. doi: 10.1007/BF00688788. | Arşiv Bağlantısı
- ^ J. P. Wolanczyk, et al. (1990). Ice Nucleating Activity In The Blood Of The Freeze-Tolerant Frog, Rana Sylvatica. Cryobiology, sf: 328-335. doi: 10.1016/0011-2240(90)90032-Y. | Arşiv Bağlantısı
- ^ J. P. Costanzo, et al. (1993). Glucose Concentration Regulates Freeze Tolerance In The Wood Frog Rana Sylvatica. Journal of Experimental Biology, sf: 245-255. | Arşiv Bağlantısı
- ^ J. M. Storey, et al. (1985). Triggering Of Cryoprotectant Synthesis By The Initiation Of Ice Nucleation In The Freeze Tolerant Frog, Rana Sylvatica. Journal of Comparative Physiology B, sf: 191-195. doi: 10.1007/BF00695773. | Arşiv Bağlantısı
- ^ J. R. Layne, et al. (2011). Freeze Tolerance And The Dynamics Of Ice Formation In Wood Frogs (Rana Sylvatica) From Southern Ohio. Canadian Journal of Zoology, sf: 2062-2065. doi: 10.1139/z87-315. | Arşiv Bağlantısı
- ^ D. R. Joanisse, et al. (1996). Oxidative Damage And Antioxidants In Rana Sylvatica, The Freeze-Tolerant Wood Frog. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, sf: R545-R553. doi: 10.1152/ajpregu.1996.271.3.R545. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 21/11/2024 14:15:33 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/4808
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.