Лягушка тунгара - существо, которое, возможно, легко упустить из виду. Эти лягушки размером всего около дюйма имеют грубую коричневую кожу, которая помогает им исчезнуть среди листвы лесов и болот, которые они называют своим домом в Центральной Америке и на берегах Карибского моря.
И все же эти миниатюрные земноводные давно очаровывают ученых. Если одни биологи зациклились на изучении брачных призывов самцов, то другие теперь обращают внимание на то, что происходит после спаривания лягушек: белковую пену, которую пары вырабатывают вместе, чтобы защитить свои икринки.
Оказывается, эта пена может помочь и людям: Группа биологов и разработчиков лекарств обнаружила, что пена обладает свойствами, которые делают ее идеальной для доставки лекарств на кожу человека. Авторы опубликовали свою работу в этом месяце в журнале Royal Society Open Science.
Пена для лягушек
Когда наступает брачный сезон, лягушки-тунгары собираются у прудов, где самцы начинают совокупляться. Их название происходит от их брачных песен, похожих на игру в пинбол, которые начинаются со звука "tún" и сопровождаются семью "garas". Самка, несущая готовые яйца, выбирает себе самца из хора. Выбранный самец запрыгивает на спину самки, и они вместе выплывают в пруд, где самец оплодотворяет яйца.
Именно то, что происходит дальше, интересует разработчиков лекарств: Самка производит желатиновую белковую суспензию, которую самец затем взбивает в пену, которую они оба используют для создания гнезда для своих яиц.
"Стабильные пены очень редки в природе", - говорит Пол Хоскиссон, микробиолог из Университета Стратклайд в Глазго и один из авторов статьи. "Большинство пен, которые мы видим, являются результатом денатурированных, неактивных белков, таких как пена на пинте пива".
Создание гнезда из пенопласта помогает держать еще не родившихся лягушат над поверхностью пруда, не позволяя подводным хищникам пробраться к икринкам и перекусить ими. Кроме того, в жарком и влажном тропическом климате, где живут эти лягушки, пенопласт помогает изолировать и защитить икринки от жары и ультрафиолетового излучения.
"Это дает икринкам влажное место, прилегающее к воде, но находящееся вне ее, где они защищены, пока могут развиваться", - говорит Стивен Фелпс, биолог из Техасского университета в Остине и Института Радклиффа при Гарвардском университете. Фелпс изучал позывы лягушки тунгара в рамках своей аспирантуры.
Пена остается влажной даже в сухую погоду. Это означает, что если водоем под гнездом испарится, пена сможет сохранить яйца защищенными.
"Если воды нет, головастики также могут некоторое время просто болтаться в пене", - говорит Майк Райан, исследователь поведения животных из Техасского университета в Остине, который изучал позывы лягушки тунгара.
Пена для фармацевтических препаратов
Пена также защищает от микробов, и в природе она может сохраняться до 10 дней - гораздо дольше, чем это необходимо для яиц, которые обычно вылупляются в ныряющих головастиков примерно через три дня, говорит Райан.
Эти защитные и долговечные свойства привлекли внимание ученых, стремящихся создать более совершенные фармацевтические препараты. Подобные синтетические пены уже используются в качестве средств для доставки лекарств местного действия, но они страдают от некоторых недостатков. В частности, большинство синтетических пен действуют только в течение нескольких минут или часов; продукт на основе пены тунгары может быть полезен гораздо дольше.
Чтобы проверить, подходит ли пена для амфибий, исследователи собрали образцы из гнезд лягушки тунгара на карибском острове Тринидад. Они переправили пену через океан в Великобританию, где начались испытания.
Сначала исследователям нужно было провести предварительные тесты, чтобы определить, может ли лягушачья пена повредить кожу человека. В качестве эксперимента они подвергли клетки кожи человека воздействию пены и обнаружили, что пузырчатый состав не оказывает существенного влияния на поведение и размножение клеток.
На бумаге это имеет смысл. Кожа большинства земноводных, в том числе и лягушек, на самом деле гораздо более чувствительна и нежна, чем кожа человека. Это означает, что, скорее всего, эта пена не вызовет аллергии у человека.
Затем, чтобы проверить перспективность пены в качестве средства доставки лекарств длительного действия, исследователи загрузили ее различными молекулами, в том числе антибиотиком. Затем они поместили пену в специальный колодец, покрытый мембраной. Ученые могли измерить, что было выгружено, по тому, сколько определенного химического вещества прошло через мембрану.
Они обнаружили, что пена способна "выгружать" свой груз непрерывно в течение нескольких дней. В принципе, это означает, что пену можно использовать для доставки лекарств в течение более длительного периода времени, чем это возможно в современных фармацевтических пенах.
Следующие действия с кожей
Конечно, еще многое предстоит сделать, прежде чем при следующем посещении больницы на вашу кожу будет нанесена лягушачья пена.
"Мы определили, что пена безопасна для клеток кожи человека", - говорит Димитриос Лампру, ученый-фармацевт из Университета королевы Белфаста в Северной Ирландии и один из авторов статьи. "Следующие шаги - испытание пены на целых участках кожи млекопитающих и, в конечном итоге, на живых животных", таких как кролики и свиньи, - говорит он.
Им также необходимо найти способ надежного получения пены в лаборатории. "Хотя сбор пены у диких лягушек на Карибах - это очень весело, и мы выпускаем головастиков после сбора пены, дикая пена не будет соответствовать строгим критериям, необходимым для производства фармацевтической продукции", - говорит Хоскиссон.
Но пока, говорят биологи, это яркий пример сообразительности природы.
"Я думаю, что это увлекательно - обратиться к природе и искать примеры проблем, которые решил естественный отбор, а затем использовать их для вдохновения, чтобы понять, как они работают, а затем приспособить их для наших собственных целей", - говорит Фелпс.