몸이 투명해지는 유리 개구리의 비밀

 (A male glassfrog photographed in ventral view using a flash, showing its transparency. The team measured muscle and ventral skin and found that these tissues transmit over 90% of visible light and are still perfectly functional. These tissues are so transparent that their organs and bones can be viewed through them. Credit: Jesse Delia)

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(A group of glassfrogs sleeping together upside down on a leaf, showing their leaf camouflage in transmitted (downwelling) light. Credit: Jesse Delia)

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(Photoacoustic Microscopy images showing circulating red blood cells within a glassfrog while asleep and under anesthesia (which breaks blood storage). This system uses light to induce absorption in a hemoglobin and an ultrasound transducer to map the soundwaves back to the point of optical absorption. The color scheme shows the percent of hemoglobin bound with oxygen. These images were acquired on an OR-PAM system developed by Dr. Junjie Yao’s lab. Credit: Junjie Yao, Duke University)

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유리개구리는 단순히 피부색을 녹색으로 하는 대신 이름처럼 몸을 투명하게 만들어 녹색 잎과 구분되지 않게 위장합니다. 과학자들은 이 개구리의 놀라운 능력에 주목했습니다. 내부 장기와 조작을 투명하게 만들게 위해서는 매우 눈에 잘 보이는 적혈구를 숨겨야 하기 때문입니다.

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듀크 대학의 카를로스 타본아다 (Carlos Taboada, a post-doctoral fellow at Duke) 와 그 동료들은 북부 유리개구리 (northern glassfrog, Hyalinobatrachium fleischmanni)를 이용해 이 개구리의 놀라운 능력을 조사했습니다.

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유리개구리 연구가 어려운 이유 중 하나는 휴식 상태에서는 투명해지지만, 연구를 위해 마취시키면 오히려 흥분해 말초에 적혈구가 많아진다는 것입니다. 이 개구리는 몸을 투명하게 만든 후 녹색 잎 아래에 붙어 잡니다.

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연구팀은 이렇게 개구리가 자는 동안 안전하게 내부를 들여다볼 수 있는 최신 이미징 기술을 개발했습니다. 레이저를 조직에 쏘면 에너지가 흡수되면서 진동으로 바뀌는 원리를 이용한 광음향 현미경 (photoacoustic microscopy, PAM)은 조직이나 인체, 동물에 손상 없이 초음파 이미지를 얻을 수 있는 새로운 기술로 주목받고 있습니다.

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PAM의 또 다른 장점은 적혈구를 추적하는 데 탁월한 효과가 있다는 점입니다. 따라서 수cm에 불과한 작은 개구리가 자는 동안 적혈구가 어떻게 사라지는지 확인하는 데 안성맞춤입니다.

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(A glassfrog during different levels of activity, showing the change in RBC perfusion within its circulatory system. The same animal was filmed across all three conditions using transmitted light. Credit: Jesse Delia)

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(Changes in the density of circulating RBCs as a glassfrog awakes. Video covers a small region of abdominal tissues in transmitted light. Credit: Carlos Taboada)

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(PAM scanning of a glassfrog, sleeping naturally upside down on a petri dish. Credit: Jesse Delia)

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연구 결과 유리 개구리는 혈관 속의 적혈구 가운데 90%를 간에 숨기는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 최신 이미징 기술인 PAM를 통해 이 과정을 상세히 연구할 수 있었습니다.

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물론 여전히 남은 질문도 존재합니다. 이 개구리가 적혈구 없이도 저산소증을 겪지 않는 이유나 그렇게 많은 적혈구가 간에 있는데 응고가 되지 않는 이유, 그리고 적혈구만 쏙 골라 담을 수 있는 이유 등입니다. 어쩌면 그 비결이 의학 발전에도 도움이 될지도 모릅니다.

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참고

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https://phys.org/news/2022-12-glassfrogs-red-blood-cells-liver.html

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Carlos Taboada et al, Glassfrogs conceal blood in their liver to maintain transparency, Science (2022). DOI: 10.1126/science.abl6620. www.science.org/doi/10.1126/science.abl6620