24.10.2005, 12:48 Uhr
Harnstoff schützt Frösche vor Frost
Ein neues biologisches Frostschutzmittel haben zwei amerikanische Zoologen entdeckt. Wenn der Winter naht, reichern Waldfrösche ihr Gewebe mit Harnstoff an und schützen sich so vor Schäden durch Eis und Wasserverlust. Über ihre Beobachtungen berichten die Forscher im "Journal of Experimental Biology".
Harnstoff (NH3CONH3) fungiert bei vielen Wirbeltieren als Stoffwechselendprodukt. Beispielsweise Haie schützt er auch davor, im salzigen Meerwasser regelrecht auszutrocknen. Im Falle der Frösche reduziere die Verbindung den Anteil "freien" und damit gefrierfähigen Wassers in Zellen und Geweben, erläutern Jon Costanzo und Richard Lee von der Miami University in Oxford, Ohio. Auf diese Weise verhindere sie nicht nur Schäden durch wachsende Eiskristalle, sondern auch Wasserverluste bei niedriger Umgebungsfeuchtigkeit.
Costanzo und Lee studierten Waldfrösche der Art Rana sylvatica. Noch in Regionen um den nördlichen Polarkreis lebend, frieren die Tiere bei winterlichen Minusgraden förmlich ein und gehen nach dem Auftauen unbeeindruckt ihrer Wege. Frühere Untersuchungen hatten bereits gezeigt, dass sie den Traubenzucker Glucose als Frostschutzmittel einsetzen. Nun fanden die Forscher, dass auch die Harnstoffkonzentration im Gewebe der Frösche in Herbst und Winter um das 25fache auf mehrere Gramm pro Liter steigt.
Tatsächlich überstanden rote Blutkörperchen und Gewebeproben der Frösche das Einfrieren und Auftauen in einer Harnstofflösung erstaunlich gut: Gemessen am Austritt von Blutfarbstoff Hämoglobin bzw. Enzymen durch beschädigte Zellmembranen, war Harnstoff ebenso effektiv wie Glucose und schützte noch besser als Glycerin. Damit nicht genug, fanden die Forscher: Sobald sie Harnstoff zu Leber- und Muskelgewebe der Frösche gaben, ging die Stoffwechselaktivität darin deutlich zurück. Möglicherweise hilft das vielseitige Molekül auch, den Körper auf die kommende Winterstarre einzustimmen.
Forschung: Jon P. Costanzo und Richard E. Lee, Jr., Department of Zoology, Miami University, Oxford, Ohio
Veröffentlicht in Journal of Experimental Biology, Vol. 208, pp. 4079-89, DOI 10.1242/jeb.01859
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Laboratory for Ecophysiological Cryobiology
Rana sylvatica
Frozen Frogs
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