Harnstoff rettet Frösche vor Erfrierungstod

Amphibien überleben Wasserproblem mit Trick

Monatelang verharren Waldfrösche der Spezies Rana sylvatica in eisiger Winterstarre. Ihr Körper ist fast völlig eingefroren. Nun haben Forscher der Miami University in Oxford/Ohio entdeckt, dass Harnstoff die Frösche vor dem Erfrierungstod schützt. Wenn die Wintermonate herannahen und die Temperaturen sinken, bauen sich im Körper der Frösche erhöhte Harnstoffwerte auf, berichtet das Wissenschaftsmagazin Nature in der Online-Ausgabe.

Die Forscher Jon Costanzo und Richard Lee haben sich für ihre Untersuchungen ein Amphibium gesucht, das bis nahe an den Polarkreis vorkommt. Interessiert hat die Wissenschaftler die Frage, wie es Frösche schaffen einen eisigen Winter mit monatelangen kalten Temperaturen schadlos zu überleben. Da die Frösche während der Starre kaum urinieren, baut sich in ihrem Körper eine Konzentration von Harnstoff auf, die 50 Mal höher ist, als während der wärmeren Monate. Normalerweise gelten in der Biologie erhöhte Harnstoffwerte als Gesundheitsbedrohung für Lebewesen, da sie zelluläre Komponenten stören. „Genau dies trifft auf die Frösche nicht zu. Je höher die Werte, desto besser für die Tiere“, erklärt Costanzo. Die Forscher haben entdeckt, dass der Harnstoff die Zellen und das Gewebe vor Zerstörungen bewahren kann, weil die Harnstoffverbindung den Wasseranteil reduziert.

Harnstoff ist neben Glukose das einzige Molekül, das die Frösche vor dem Erfrierungstod bewahren kann. Glukose wurde bereits zuvor als Frostschutzmittel bei Amphibien identifiziert. Dass aber der Harnstoff eine wesentliche Rolle für den Wasserhaushalt der Frösche spielt, hatten Wissenschaftler bei Wüstenfröschen entdeckt. Bei diesen verhindert Harnstoff in Trockenperioden auszutrocknen. Die beiden Forscher haben darüber hinaus festgestellt, dass Harnstoff auch die Stoffwechselaktivität anderer Organe beeinflusste. Gaben sie Harnstoff zu Leber- und Muskelgewebe der Frösche, ging die Stoffwechselaktivität deutlich zurück.

Die Waldfrösche überleben die harten Winter in den Forsten der USA und Kanadas scheinbar ohne weitere Schäden. Die erste Aktivität nach der Winterstarre ist übrigens die sofortige Paarung – noch bevor die Tiere Nahrung aufnehmen, um sich von der langen Winterstarre zu erholen. Das Ergebnis der Untersuchungen erschien in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Journal of Experimental Biology.