Es Katak

Wood Frog/Aaskan Frozen Frog (Rana sylvatica) merupakan spesies katak yang memiliki habitat geografis luas hingga 69oN di dalam lingkaran Arktik. R. sylvatica selama musim dingin hidup di daerah yang terpapar dengan bagian dasar hutan dan membuatnya terdampak langsung terhadap suhu beku (subzero temperature), namun hanya dua pertiga bagian air tubuhnya saja yang membeku. Penelitian terdahulu mengenai proses adaptasi beku dari spesies di daerah Fairbanks, Alska, Amerika Serikat mengindikasikan bahwa R. sylvatica memiliki toleransi beku agar dapat bertahan hidup hingga suhu -18^o C. Saat proses hibernasi, katak ini terpapar suhu -10^oC atau bisa lebih rendah lagi. Spesies di daerah Great Lakes Region di Amerika Utara hanya memiliki toleransi beku pada kisaran -3 hingga -6^oC.

Wood Frog/Alaskan Frozen Frog

Kemampuan katak di daerah dingin dalam hal adaptasi beku diduga karena adanya mekanisme cryoprotection. Dua larutan osmolytes (senyawa yang mempengaruhi osmosis) berperan sebagai cryoprotection pada katak, yakni urea dan glukosa. Penumpukan dua larutan ini terjadi di dalam tubuh katak pada musim tertentu, disesuaikan dengan kondisi lingkungan luar. Penumpukan urea akan terjadi di musim gugur dan awal musim dingin, dan glukosa yang akan secara cepat dan dalam jumlah banyak dimobilisasi dari cadangan glikogen di hati sebagai respons langsung terhadap pembekuan.

Amphibians mengatur kadar intraseluler dari urea dengan cara mengatur produksi, penyerapan kembali, dan pengeluarannya. Secara umum, penumpukan urea terjadi ketika stres osmotik sehingga menyebabkannya dapat toleran terhadap hyperuremia (kadar urea dalam darah tinggi). Penumpukan urea umum terjadi pada hewan-hewan terestrial yang melakukan hibernasi, di mana hewan ini memiliki kemungkinan mengalami stres osmotik karena minimnya kelembapan tanah pada musim gugur dan kemudian tanah yang membeku pada musim dingin akan mengurangi potensi air. Paparan terhadap suhu dingin akan meningkatkan retensi urea dengan cara menekan laju eksresinya. Konsentrasi fisiologis urea di dalam darah dapat meningkatkan viabilitas eritrosit beku pada temperatur tertentu bergantung pada taraf toleransi suatu spesies.

Glukosa akan menumpuk di jaringan selama terjadi pembekuan somatik (pembekuan sel tubuh). Penumpukan glukosa berasal dari proses glikogenolisis di dalam hati yang nantinya akan dimobilisasi ke dalam sel ketika jaringan membeku. Penumpukan glukosa di kulit dan otot rangka sedikit karena merupakan bagian yang pertama kali membeku sehingga terisolasi dari aliran darah. Amphibians yang hidup di daerah dingin cenderung memiliki cadangan glikogen yang tinggi. Pemaksimalan jumlah cadangan glikogen ini merupakan salah satu ciri utama yang berkontribusi terhadap tingkat kelangsungan hidup Amphibi di musim dingin.

Cryoprotectant berupa urea dan glukosa yang digunakan oleh R. sylvatica memiliki sifat mudah larut dalam air, memiliki massa molekul rendah, permeabilitas tinggi, sehingga memudahkannya untuk masuk ke dalam sel. Kedua jenis cryoprotectant ini juga memiliki fungsi yang sangat penting dalam membantu proses termoregulasi pada saat hibernasi, yakni memiliki titik keseimbangan beku/meleleh yang sama. Sifat inilah yang menjadikan R. sylvatica dapat bertahan hidup di suhu dingin yang ekstrim karena kedua larutan yang menumpuk di dalam sel akan bekerja sama menurunkan titik keseimbangan beku cairan tubuh sehingga akan membatasi pembentukan es dan mempertahankan integritas dari membran dan makromolekul.