קומיקס בארבעה פריימים: עצים חשופים מעל נחל קטן, וצפרדע חומה על עלי שלכת בקדמת הפריים וארבע צפרדעים ירוקות על הגדה שממול; צפרדע חומה אחת בתוך שקע בגזע עץ ועליו אבק שלג ועלי אלון פזורים; כמה צפרדעים יושבות בשלולית שכמחציתה קרח, ועצים חשופים על הגדה שממול; צפרדע קטנה על צלחת כחולה על שולחן מעבדה, ולצידה כוסות זכוכית עם נוזלים ואדים.
העלים, השקע, השלולית - והשולחן שבסוף.

הצפרדע שלא נכנסת למים

סוף אוקטובר, יער בקוויבק. עלה אחרי עלה נופלים על קרקע לחה, ובשלולית קטנה בקצה היער נאספות צפרדעים ונכנסות למים. הן שוקעות בבוץ שבתחתית השלולית, ולשם מגיע הקור האחרון: הבוץ בתחתית אינו קופא, גם כשהאדמה שמסביב כבר קפואה.

הצפרדע הזאת נשארת ביבשה. היא חומה עד אדמדמה, אורכה עד כשמונה סנטימטרים, ועל ראשה פס שחור רחב שנמשך מן העין לאחור ופס בהיר לאורך הלסת.1

צפרדע חומה-אדמדמה במבט מלמעלה, על קרקע חולית יבשה עם עשב יבש וחלוקי אבן, ועל גבה כתמים כהים.
הצפרדע עצמה, על הקרקע היבשה שעליה היא חיה את רוב השנה. צילום: Jasper Shide, ויקימדיה קומנז, CC0.

שמה המדעי הוא Rana sylvatica, ולפני כעשרים שנה הועבר המין לסוג Lithobates sylvaticus; שני השמות עוד מופיעים במאמרים של השנים האחרונות. אין לה שם עברי קבוע - בוויקיפדיה העברית היא מוזכרת פעם אחת בלבד, בתוך ערך על בעלי דם קר.1

היא חיה ביער, על קרקע לחה ובעלים, ולא במים. בקיץ היא מתרחקת מאות מטרים מן השלולית שבה נולדה. והתפוצה שלה מסבירה מה היא עושה בחורף: היא נמצאת מן המדינות הדרומיות של ארצות הברית ועד אלסקה, והיא הדו-חי הצפוני ביותר באמריקה הצפונית - היחיד שחי מצפון לחוג הארקטי.1

מפה של אמריקה הצפונית על רקע שחור: קנדה, אלסקה ומזרח ארצות הברית מסומנות בירוק.
התפוצה של המין, בירוק במפה: קנדה, אלסקה ומזרח ארצות הברית. מפה: Cephas, ויקימדיה קומנז, CC BY-SA 4.0.

בסוף אוקטובר היא דוחפת את עצמה אל תוך העלים ומתיישבת בשקע רדוד בעומק ארבעה עד עשרה סנטימטרים מתחת לפני השטח, סמוך לקצה שלולית האביב. מן הרגע הזה היא כבר לא רק שורדת את הקור - היא מנהלת את הקרח.

193 יום ברצף

פנים אלסקה, ינואר. מתחת לשלג ולעלים מונחות צפרדעים, ו-18 מהן נושאות מתקן קטן שמודד טמפרטורה כל כמה דקות. הנתונים מן החורף הזה: הן היו קפואות 193 יום ברצף, בסטייה של 11 יום; הטמפרטורה הממוצעת הייתה מינוס 6.3 מעלות; המינימום הממוצע מינוס 14.6, ובצפרדע אחת מינוס 18.1.2

צפרדע חומה מנומרת בכתמים כהים מוחזקת ביד של אדם, ומאחוריה צמחייה ירוקה מטושטשת ומים.
צפרדע בקובוק ואלי, אלסקה - אותו מין, בקצה הצפוני של התפוצה. צילום: Robbie Everett, שירות הפארקים הלאומיים של ארצות הברית.

גוף הצפרדע הזאת מגיע לטמפרטורה של הקרקע שמסביבה, כלומר במשך כל ה-193 יום האלה היא הייתה קפואה ממש. מהחורף הזה יצאו כל ה-18 בחיים.

הקרח שמתחיל מן העור

במעבדה מניחים צפרדע על מגבת נייר רטובה בתא מתקרר, ומכניסים לגופה מוליך חום. הטמפרטורה יורדת; בגוף אין עדיין קרח, והנוזלים שלו מתקררים מתחת לאפס בלי לקפוא - עד מינוס 1.07 מעלות. ואז, כשגביש קרח מן הנייר הרטוב נוגע בעור, הטמפרטורה בגוף עולה לרגע: זה החום שמשתחרר בזמן הקפיאה.3

המחשה סכמטית בגווני כחול כהה ושמנת: ארבע צפרדעים בשורה - הראשונה ערה על עלה, השנייה עם גבישי קרח על עורה, השלישית נוקשה ועיניה עצומות ומכוסה כפור, והרביעית ערה ועל רגליה מי הפשרה; מתחתיהן קו דק שיורד ועולה.
המחשה: מהלך אחד של הקפאה והפשרה - מן הצפרדע הערה, דרך הגבישים הראשונים על העור והגוף הנוקשה, ועד החזרה.

מכאן והלאה ההקפאה מתקדמת מבחוץ פנימה: מתחת לעור, בעיקר ברגליים ובגפיים הקדמיות, אחר כך בין העור לשריר, בחלל הבטן, ובחללים קטנים כמו עדשת העין וחדרי המוח.3

צפרדע חומה-אדמדמה קטנה במבט מן הצד, פונה ימינה, על קרקע יער לחה עם טחב ירוק ועלים נרקבים.
העור הוא הצד החיצוני של כל הסיפור: בו נוגע הגביש הראשון, ומתחתיו מתחילה ההקפאה. צפרדע עץ. צילום: Peter Paplanus, ויקימדיה קומנז, CC BY 2.0.

הטמפרטורה נעצרת על מינוס מעלה אחת לארבעים עד חמישים דקות, וכעבור כשלוש שעות הצפרדע קפואה כולה. ומה שראוי לתשומת לב הוא לא עצם הקפיאה אלא מתי היא מתחילה. היא מתחילה בטמפרטורה הגבוהה ביותר האפשרית, ובכוונה: קרח שמתחיל קרוב לאפס מתפשט לאט ונותן לגוף שעות להכין את הסוכר שלו, ואילו גוף שמקורר בלי לקפוא קופא בבת אחת במינוס 15, ואת זה הוא אינו שורד.

רוב המים בגופה הופכים לקרח - ואף גביש לא בתוך התא

מי שפותח צפרדע קפואה מגלה איברים שנראים כמו בשר מיובש, וסביבם מים קפואים שנראים כמו כוס של קרח כתוש. המספר שמאחורי התיאור הזה: 65 עד 70 אחוזים מכלל המים בגוף הופכים לקרח.4

המחשה סכמטית של צפרדע על רקע כחול כהה: קו מתאר של הגוף בשמנת, גבישי קרח תכולים בראש, בגפיים ולאורך הגב, ובמרכז הגוף חתך שבו נראים האיברים כצורות פשוטות בחום-אדמדם ובירוק.
המחשה: הקרח של הצפרדע - בראש, בגפיים, לאורך הגב ובחלל הגוף. הוא נמצא בין התאים, ולעולם לא בתוכם.

הקרח הזה נמצא תמיד מחוץ לתאים. מה שהורג תא אינו הקור עצמו אלא יציאת המים מן התא והיווצרות קרח בתוכו, ולכן הבעיה של הצפרדע אינה להתחמם. הבעיה שלה היא למנוע מן התאים שלה למות ביובש.

ארבע דקות

בדם צפרדע מקוררת, לפני שהתחילה לקפוא, יש גלוקוז בכמות קטנה מאוד: 1.66 מיקרומול למיליליטר. ארבע דקות אחרי שהגביש הראשון נוגע בעור, הכמות בדם היא 16 מיקרומול למיליליטר, ובכבד 39.5 מיקרומול לגרם. לאחר שעות הריכוז בדם מגיע ל-180 עד 220 מילימולר, ובאיברים לריכוז של 200 עד 300 מילימולר; וכשכ-70 אחוזים מן המים כבר קרח, הריכוז בנוזל שנשאר יכול להגיע ל-1 מולר.5

תקריב גדול של פניה של הצפרדע: העין, החרטום והנחיר, עור חום-אדמדם מחוספס, ופס בהיר לאורך הלסת.
העין והחרטום, מקרוב: העור המחוספס ופס בהיר לאורך הלסת הם מסימני הזיהוי של המין. צילום: Peter Paplanus, ויקימדיה קומנז, CC BY 2.0.

הגורם לכל זה אינו הקור ואינו העונה. הצפרדעים האלה אינן מתכוננות מראש: אין להן שום מלאי של נוגד-קרח בסתיו, וכשמקררים אותן לאט בלי שהן קופאות הגלוקוז שלהן נשאר נמוך. הגביש הראשון הוא האות, וזו התגובה היחידה מסוגה שידועה אצל בעל חיים ששורד קפיאה.

מוות קליני ואז חצי שנה

אם מחזיקים צפרדע קפואה, היא מרגישה כמו אבן. אין פעימת לב, אין נשימה, אין הולכת עצבים ואין פעילות מוחית מזוהה; הכבד, הכליות, הלב והמוח הפסיקו לתפקד, והתאים התכווצו.

לכל דבר ועניין, בעל החיים הזה מת קלינית. (שאנון טסייה, בית החולים הכללי של מסצ’וסטס; תרגום מאנגלית)

זו אינה שינה עמוקה ואינה הקפאה חלקית. זו עמידות בהיעדר מוחלט של חמצן במשך חודשים, וכפי שנמדד באלסקה - כמחצית השנה, ומאחוריה כמה מערכות יחד: גלוקוז בריכוז שקיים אצל בעל חיים אחר רק במחלה, שתנן שנאגר לפני החורף, מים קשורים שאינם קופאים, והאטה עמוקה של חילוף החומרים.4

עשר עד שלוש עשרה מעלות של הבדל בתוך אותו מין

אותו מין, אוכלוסייה אחרת, ניסוי אחר. צפרדעים מדרום אוהיו מוקפאות במינוס 2.5 מעלות ויוצאות מזה בחיים; במינוס 5.5 הן אינן יוצאות. באזור האגמים הגדולים הטווח הוא מינוס 3 עד מינוס 6. ובאלסקה שורדים הפרטים במינוס 16, וגם חודשיים רצופים במינוס 4.6

המחשה סכמטית בגווני כחול כהה ושמנת: ארבעה עמודות בגבהים שונים על קו אחד, ועל ראש כל עמודה צללית זעירה - צפרדע על שלוש העמודות הנמוכות וסלמנדרה מפוספסת על העמודה הגבוהה מכולן; קו מקווקו חוצה את השדה מלמעלה.
המחשה: גבולות השרידות של אותו מין - אוהיו מינוס 2.5, האגמים הגדולים מינוס 3 עד 6, אלסקה מינוס 16, וסלמנדרה סיבירית מינוס 35. העמודה הגבוהה אינה הצפרדע.

זה פער של עשר עד שלוש עשרה מעלות בתוך אותו מין. אצל האלסקיות יש שתנן בריכוז של 106 מיקרומול למיליליטר, לעומת 28 אצל האוהיויות; שיעור גבוה יותר של מים קשורים; ומאגר גליקוגן בכבד שהוכפל בסתיו, עם עודפים שנשארו אחר כך. זו אוכלוסייה שהגיעה לצפון אחרי עידן הקרח ורכשה עמידות רבה יותר לקור - לא גן חדש, אלא כיוונון של מערכת שלמה.6

החשבון שמגיע באפריל

אפריל, יער. הקרח מתחיל להימס, והגבישים הקטנים נוטים להתאחד לגדולים - וזה מה שהורג רקמות בזמן ההפשרה. בשכבות השריר ובאיברים יש חומר הגנה מסוג גליקוליפיד, שאינו נמצא בעור. הלב מתחיל לפעום שוב, והדם זורם אל איברים שהפסיקו לעבוד.6

צפרדע חומה קטנה יושבת דרוכה על מסילה מאלומיניום לבן, ומאחוריה אספלט ועלים יבשים.
הצפרדע מחוץ למים, על מסילה בחצר. את רוב השנה היא מעבירה ביבשה. צילום: Fralambert, ויקימדיה קומנז, CC BY-SA 3.0.

אבל ההפשרה אינה חזרה למצב שהיה. כמה ימים אחריה יש לצפרדע עדיין סוכר גבוה בדם, ומאגר הגליקוגן שלה כמעט ריק - והאנרגיה שנשארה נדרשת לדבר הבא. אותו חומר שהגן על הלב בחורף הוא הדלק של האביב.

הראשונה לקרקר

שלולית אביב, ובשוליים שלה עוד מונחת טבעת קרח. הצפרדע הזאת היא הראשונה לקרקר, ולפעמים היא מקרקרת כשהקרח עוד שם; הקריאה שלה נשמעת כמו ברווז. כולם מגיעים באותו שבוע, עם הרבה זכרים לכל נקבה, וכל נקבה מטילה גוש ביצים אחד, שגודלו מתנפח מגודל של כדור גולף לכדור סופטבול.1

גוש קריש שקוף ובו ביצים כהות ועגולות, עטוף סביב ענף דק בתוך המים.
גוש ביצים אחד, במים רדודים. צילום: Cephas, ויקימדיה קומנז, CC BY 3.0.
מבט מלמעלה אל מים עכורים וירקרקים, ובהם גוש צפוף של ביצים כהות מתחת לפני המים, לצד גזע מכוסה טחב וקנה סוף.
גוש הביצים ימים אחדים אחרי ההטלה; הבקיעה מגיעה כשלושה שבועות אחריה. צילום: Robert Aguilar, המרכז לחקר הסביבה של הסמית'סוניאן, CC BY 2.0.

הביצים בוקעות אחרי כשלושה שבועות, והראשנים משלימים גלגול בתוך כחודשיים והופכים לצפרדעים זעירות בגודל ציפורן. השלולית הזאת אינה נשארת: היא נוצרת ממי הפשרה ומהגשם ונעלמת בקיץ, ולכן אין בה דגים - וכל המחזור חייב להיגמר עד יולי. הצפרדע שהעבירה את החורף כקרח היא הראשונה להשריץ מפני שהחורף שלה איפשר לה לשרוד במקום שבו נוצרת השלולית: על הקרקע, סנטימטרים מן המים.

המועדון הקטן

בעולם יש קומץ של בעלי חוליות ששורדים הקפאה מלאה. בצפון אמריקה מדובר בחמישה מיני צפרדעים, ובהם צפרדע העץ האפורה, שמשתמשת דווקא בגליצרול: ריכוזו בפלסמה שלה עולה מ-1 ל-50 עד 80 מילימולר לפני החורף. בסיביר שורדת סלמנדרה עד מינוס 35, ובמערב סיביר מגיעה צפרדע הבריכה למינוס 16 - אותו מספר כמו הצפרדע האלסקית.6

צפרדע צעירה בפריים קרוב: הראש, החזה וגפה קדמית אחת, על רקע מטושטש של קרקע חומה וטחב ירוק.
צפרדע צעירה. מהבקיעה עד גודל ציפורן בכחודשיים. צילום: Michael Zahniser, ויקימדיה קומנז, נחלת הכלל.

הצפרדע הזאת אינה האלופה בקור. היא המודל: היצור שהכי קל לגדל ולהקפיא במעבדה, וזה שמשתמש בסוכר שהאדם כבר יודע להשתמש בו - ולכן היא זו שנלקחה בסופו של דבר אל בתי החולים.

מונה גייגר מעל אדמה יבשה 1972

ספטמבר 1972, פיירבנקס. סטודנט בשם מייקל קירטון מדביק תגים רדיואקטיביים על 27 צפרדעים והולך אחריהן ביער עם מונה גייגר עד שהן מפסיקות לזוז. הצפרדעים נעלמות - אבל הצקצוק של המכשיר נשמע מעל אדמה יבשה. הוא חופר, ומוצא אותן בשקעים של עלים דחוסים, בעומק של כמה סנטימטרים.7

איור מדעי בשחור-לבן מ-1893: צפרדע ישובה בפרופיל ופונה ימינה, רגליה האחוריות מקופלות וגופה מגוון בגוני אפור.
לוח של הצפרדע הזאת, מ-1893. איור: Popular Science Monthly, נחלת הכלל.

באותן שנים הוסבר מה שקרה להן כקירור-על, כלומר שהן אינן קופאות כלל. ההסבר הזה נשאר בספרות שנים, והוא שגוי. מה שנשאר נכון מן הסיפור הוא משהו אחר: הן אינן יושבות בשום מקום מוגן במיוחד. הן על הקרקע של יער, בשקע רדוד, ובוחרות מתי להתחיל לקפוא. ב-1982 תיאר ויליאם שמיד ב-Science את הקפיאה כאסטרטגיית חורף של המין, ומשם ואילך החלו ארבעים שנה של מחקר במעבדות באוטווה, באוהיו ובאלסקה.7

מה שנשאר לא מזוהה

בוסטון, בית החולים הכללי של מסצ’וסטס. איבר להשתלה נשמר היום בשקית קרח לכמה שעות בלבד, וכל ההשתלות נעשות בדחיפות. כאן מנסים ללמוד מן הצפרדע: להתחיל את ההקפאה בשליטה במקום להימנע ממנה, להחליף את הגלוקוז בתחליף שאינו מתפרק בתא, ולהאט את חילוף החומרים בתרופה. מה שכבר נעשה: כבדי חולדה שנשמרו ארבעה ימים, וכליה של חזיר שנשמרה קפואה עשרה ימים והושתלה בחזיר אחר.5

אתה שם את האיבר בשקית קרח ורץ אל המקבל, ויש לך שעות. אין כאן מולקולת קסם. (קורקוט אויגון, בית החולים הכללי של מסצ’וסטס; תרגום מאנגלית)

ומה שחסום הוא הגלוקוז עצמו: בריכוזים שהצפרדע משתמשת בהם הוא רעיל לתאי יונקים.5

אז הצפרדע השאירה פתק אחד לא גמור. במחקר באלסקה נמצא בדמה חומר מומס שאחראי לחלק מן ההגנה - כ-73 מיקרומול למיליליטר של חומר שאיש לא זיהה.2 גם אחרי ארבעים שנה, חלק ממה שמחזיק את הצפרדע הזאת בחיים אינו ידוע. מה שכן ידוע נמדד ב-193 יום, בכ-70 אחוזים של מים, ובמרווח של מעלה אחת. והצפרדע עצמה, בינתיים, עומדת במים שעל שוליהם קרח ומקרקרת כמו ברווז.

הערות שוליים

  1. התיאור, התפוצה, בית הגידול, ההשרצה והשמות המדעיים: הערך Wood frog בוויקיפדיה האנגלית; Canadian Herpetological Society; Amphibian Species of the World, Lithobates sylvaticus (LeConte, 1825); וויקיפדיה העברית, הערך בעלי דם קר, שבו המין מוזכר פעם אחת כ-צפרדע העצים מצפון אמריקה. ↩
  2. מדידות החורף באלסקה והחומר הלא מזוהה: Larson ואחרים, Journal of Experimental Biology 217:2193-2200, 2014. ↩
  3. נקודת ההתחלה של ההקפאה, רמת הטמפרטורה של 40 עד 50 דקות ושלוש השעות: Storey ו-Storey, על הפעלת סינתזת נוגדי הקפיאה עם היווצרות הגביש הראשון. על מקור הגביש - מגע עם קרח סביבתי בעור - אין מחלוקת; יש מחלוקת בספרות אם קיים בדם חלבון הקרחה יעיל, ולכן החלבון אינו מובא כאן כעובדה. ↩
  4. אחוז הקרח, מקום הקרח בגוף, ואיברים שנראים כמו בשר מיובש: Costanzo ו-Lee, Journal of Experimental Biology 216:1961-1967, 2013; מעבדת Storey, אוניברסיטת קרלטון; Khedkar, The Scientist, ינואר 2026. מקורות אחדים מציינים תקרה שמעליה זה כבר סוף, בסביבות 70 אחוזים, ולצידם מפרסם Animal Diversity Web 35 עד 45 אחוזים מן הגוף, מספר שאינו מעוגן בספרות המדעית. ↩
  5. הגלוקוז בדם ובכבד לפני הקפיאה ואחריה, ההגעה לריכוז של 1 מולר, שימור האיברים ורעילות הגלוקוז לתאי יונקים: Al-Attar ו-Storey, Comparative Biochemistry and Physiology B 261:110747, 2022; Khedkar, The Scientist, ינואר 2026, ובו הציטוטים של קורקוט אויגון ומהמט טונר, וכן כבדי החולדה מארבעה ימים וכליית החזיר מעשרה ימים. ↩
  6. גבולות השרידות באוהיו ובאגמים הגדולים ובאלסקה, השתנן והמים הקשורים, גליקוליפיד נוגד-קרח, ומיני הצפרדעים והסלמנדרה: Costanzo ואחרים, Journal of Experimental Biology 216:3461-3473, 2013; Costanzo ו-Lee, שם. בשנת 2021 פורסמה גם טענה של מינוס 55 אצל הסלמנדרה הסיבירית; המספר המעוגן בסקירה הוא 35. ↩
  7. קירטון ומונה הגייגר של 1972, ומידע על תולדות המחקר: עבודת המוסמך של Kirton, אוניברסיטת אלסקה פיירבנקס, 1974, שאותה לא קראתי; הסיפור נשען על פרסום של אוניברסיטת אלסקה, שמצטט אותה. Schmid, Science 215:697-698, 1982. ↩

מקורות מרכזיים

מקורות התמונות