
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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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
- 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. ↩ - מדידות החורף באלסקה והחומר הלא מזוהה: Larson ואחרים, Journal of Experimental Biology 217:2193-2200, 2014. ↩
- 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. ↩
- 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. ↩
- 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. ↩
- 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. ↩
- 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
- Larson et al., Wood frog adaptations to overwintering in Alaska, J Exp Biol 217:2193 (2014)
- Costanzo & Lee, Avoidance and tolerance of freezing in ectothermic vertebrates, J Exp Biol 216:1961 (2013)
- Costanzo et al., Hibernation physiology and extreme freeze tolerance in a northern population of the wood frog, J Exp Biol 216:3461 (2013)
- Schmid, Survival of frogs in low temperature, Science 215:697 (1982)
- Al-Attar & Storey, Lessons from nature: the freeze-tolerant wood frog as a model, Comp Biochem Physiol B 261:110747 (2022)
- The Storey Lab, Carleton University: Freeze Tolerance
- Khedkar, Freeze-Tolerant Frogs Power Organ Cryopreservation Strategies, The Scientist, ינואר 2026
- Wikipedia (EN): Wood frog
מקורות התמונות
- צפרדע על עלים: Jasper Shide, CC0
- תקריב פנים: Peter Paplanus, CC BY 2.0
- צפרדע על קרקע לחה: Peter Paplanus, CC BY 2.0
- מפת תפוצה: Cephas, CC BY-SA 4.0
- צפרדע ביד, אלסקה: Robbie Everett, שירות הפארקים הלאומיים
- גוש ביצים: Cephas, CC BY 3.0
- גוש ביצים במים: Robert Aguilar, Smithsonian Environmental Research Center, CC BY 2.0
- צפרדע צעירה: Michael Zahniser, נחלת הכלל
- לוח מן המאה ה-19: Popular Science Monthly, 1893, נחלת הכלל
- צפרדע מחוץ למים: Fralambert, CC BY-SA 3.0