Представьте себе картину: вечер, Вы сидите в ресторане на набережной северного приморского городка. Официант приносит Вам салат со свежепойманной рыбой, Вы приподнимаете вилкой зелень и не верите своим глазам… Филе рыбы светится!
Нет, это не избыток фосфора и не радиоактивное заражение. Это всего лишь безобидная бактерия Photobacterium phosphoreum, обладающая биолюминесценцией.
Биолюминесценция — это способность некоторых живых организмов при помощи химических реакций производить свечение.
Всего в мире известно около 800 видов светящихся организмов из различных царств: животные, растения, грибы и бактерии. Большинство из них живут в солёных и пресных водоемах.
Среди одноклеточных открыто четыре рода люминесцирующих бактерий (фотобактерий) . Фотобактерии распространены почти по всему земному шару. Большинство из них обитает в морской воде, однако известны пресноводные и почвенные виды.
Зональность распределения морских светящихся бактерий зависит от температуры водоёмов.
Для психрофильного вида Photobacterium phosphoreum характерны холодные зоны с температурой ниже 15ºС. Этот вид обитает в северных морях, а также на глубине более 500 метров.
Виды Photobacterium leiognathi, Vibrio harveyi, Vibrio fischeri являются мезофильными (оптимальная температура роста для них 25-37ºС) и обитают в морях умеренного, субтропического и тропического поясов.
Светящиеся бактерии являются прямыми или изогнутыми палочками, либо кокковидными бациллами. Каждый вид имеет собственный характерный тип жгутикования.Большинство известных видов фотобактерий являются симбионтами рыб и головоногих моллюсков.
Помните рыб-удильщиков? Большинство из них используют свечение бактерий, которых бережно выращивают в специальных органах — фотофорах. Помимо рыб светящихся бактерий в своих целях выращивают шесть видов кальмаров, некоторые почвенные черви, губки и оболочники.
Как они светятся?
Всему виной бактериальная люцифераза — окислительный фермент, катализирующий реакцию свечения и его фермент — люциферин.
Нет, названия взяты вовсе не из преисподней, но от латинского слова «Lucifer», то есть «Светоносный».
Люциферазы разных видов фотобактерий являются катализаторами одной и той же реакции, субстратами в которой являются кислород и восстановленный флавиномононуклеотид.
Спектр излучения различается у разных штаммов светящихся бактерий.
Большинство бактерий излучают свет в зелёном спектре. Данное свечение характерно для рода Vibrio.
Большинство штаммов Photobacterium phosphoreum излучают свет в сине-голубом спектре.
Существует также уникальный штамм Vibrio fischeri Y1, имеющий жёлтое свечение.
Для людей почти все виды фотобактерий безопасны, кроме, разве что, одного светящегося штамма холерного вибриона (Vibrio cholerae). Более того, известен случай, когда светящиеся бактерии помогали людям выжить.
В 1862 году, во время Гражданской войны в США, раны некоторых солдат начали светиться в ночи. Эвакуировать раненных смогли лишь спустя два дня. За это время многие бойцы успели умереть от полученных ранений и заражения крови. Однако солдаты, чьи раны светились, в большинстве выжили. Их раны почти не гноились и быстрее заживали. Это чудо тогда назвали «Ангельским свечением». И только спустя полтора века Джонатану Кертису, Биллу Мартину и Филлис Мартин удалось раскрыть тайну.
Свечение вызывала фотобактерия почвенных нематод Photorhabdus luminescens, которая подавляла рост патогенных микроорганизмов в ране.
Однако не для всех фотобактерии столь же безопасны. Известны случаи поражения светящимися бактериями из рода Photobacterium насекомых и ракообразных. Особенно часто гибнут креветки, крабы и гусеницы бабочек. Известно, что определенные виды фотобактерий обладают свойством разрушать хитиновый слой членистоногих.
Зачем они светятся?
А вот это уже вопрос сложнее. Ученые до сих пор не имеют определенного мнения на этот счет. Наиболее распространенной гипотезой считается теория о том, что свечение является побочным продуктом в реакции нейтрализации опасного для бактерий пероксида водорода. В далеком прошлом все бактерии использовали именно эту реакцию люциферазы для избавления от активных форм кислорода. Позже большинство микроорганизмов избрали другие, более экономные стратегии выживания, и лишь небольшая группа, именуемая фотобактериями, осталась верна своим «светлым» принципам.
Быть может, для того, чтобы мы обратили на них внимание?
Автор: Софья Соловьева
Основано на работах д.б.н. Исмаилова Анвара Джураевича
