Светящиеся огни в природе не ограничиваются светлячками и светлячками. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature в прошлом месяце, обнаружило ярко-розовую биофлуоресценцию у двух различных видов весенних птиц, обитающих на африканском континенте.
Биофлуоресценция обычно описывает процесс, в ходе которого частицы в тканях организма поглощают коротковолновый высокоэнергетический свет и, сохранив часть этой энергии для себя, выпускают волну обратно с более низкой энергией и, следовательно, с более длинной длиной волны. Короткие волны, такие как ультрафиолетовый и синий свет, входят внутрь, а затем излучаются в виде более длинных волн красного, оранжевого, желтого и зеленого света.
Это красочное световое шоу наблюдалось у светлячков, рыб, рептилий, амфибий и птиц. Три группы ночных млекопитающих—белки-летяги Нового Света, сумчатые опоссумы Нового Света и утконос утконоса—также демонстрировали биофлуоресценцию в предыдущих исследованиях.
Примечательно, что каждая из этих трех групп населяет уникально разнообразную экосистему на трех разных континентах, и ни одна из них не является тесно связанной. Добавление этих двух видов springhares предполагает, что светящийся признак более широко распространен среди многих видов млекопитающих, чем считалось ранее, говорит Эрик Р. Олсон, профессор природных ресурсов в Нортленд-колледже и ведущий автор. - У меня такое чувство, что весенний заяц не будет последним из млекопитающих, удививших нас этой чертой.”
Олсон также внес свой вклад в исследования, документирующие биофлуоресценцию белок-летяг и утконосов. На самом деле, первое наблюдение его команды за розовым свечением от springhares произошло в апреле 2018 года, когда они изучали сохранившиеся образцы белок-летяг и других скользящих млекопитающих в Полевом музее в Чикаго. Один из этих видов, чешуйчатохвостая белка, относится к тому же подвиду, что и весенние белки.
“Поэтому, когда мы просматривали ящики—в темноте с включенными фарами—мы нашли чешуйчато-хвостатых белок, которые не проявляли биофлуоресценции, но случайно заглянули в соседний ящик, где находились их ближайшие живые родственники, спрингхары”, - объясняет Олсон. “Мы видели эту розовато-оранжевую биофлуоресценцию в ящиках, и это был волнующий момент. Видеть что—то подобное, наверное, впервые-это действительно разжигало огонь любопытства.”
Чтобы понять розовое свечение, Олсон и его команда приступили к обширной характеристике его структуры и химической основы. Они исследовали 14 музейных образцов, в том числе восемь образцов Pedetes capensis из Анголы и Ботсваны и шесть образцов Pedetes surdaster, найденных в Кении и Танзании.
P. capensis, южноафриканский весенний заяц, и P. surdaster, восточноафриканский весенний заяц, очень похожи по размеру и внешнему виду, но различаются генетическими различиями. Вопреки тому, что говорят их названия, они не связаны с зайцами, а на самом деле являются грызунами.
Спрингхары напоминают кенгуру, с короткими передними лапами и мощными задними, но размером примерно с кролика. У них также большие уши, большие глаза и длинные пушистые хвосты, которые обеспечивают равновесие. Оба вида ведут ночной образ жизни и роют норы, где болтаются днем.
Олсон и его коллеги фотографировали образцы как в видимом, так и в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. В условиях ультрафиолетового света спина и бока, обращенные наружу, но не животы спрингхаров, демонстрировали красно-оранжевое свечение.
Они также сфотографировали пять живых P. capensis, выведенных в неволе в зоопарке и аквариуме Генри Дорли в Омахе, штат Небраска. Участки меха этих спринг-харов флуоресцируют ярким розовым свечением под ультрафиолетовым светом, и каждая особь демонстрирует уникальный узор ярко-красного, оранжевого и розового.
светящийся розовый весенний заяц
Несмотря на свое название, спрингхары на самом деле не зайцы, а разновидность грызунов.
Есть также фотографические свидетельства этой биофлуоресценции у весенних птиц вне плена. Отдельно от исследования природы фотограф дикой природы Алекс Фруд задокументировал подобный розовый мех у дикого весеннего зайца в Ботсване в апреле 2019 года.
В дополнение к световому изображению Олсон и его команда использовали химический метод, называемый тонкослойной хроматографией, чтобы извлечь молекулы, ответственные за флуоресценцию из меха умершей самки P. capensis в зоопарке и ботаническом саду Мескер-парка в Эвансвилле, штат Индиана. Они идентифицировали различные виды порфиринов, класс органических молекул, известных своей интенсивной пигментацией, которые отвечают за потустороннее свечение.
Молекулы порфирина часто ответственны за флуоресценцию и проявление интенсивных пигментов во многих белках и тканях. Благодаря своей кольцевой структуре порфирины легко поглощают свет, который возбуждает электроны в своих богатых энергией двойных связях и снова высвобождает его в виде ярких цветов, когда электроны снова успокаиваются.
По словам Микаэлы Карлсон, доцента химии в Нортлендском колледже и одного из соавторов исследования, два порфирина, в частности, вероятно, ответственны за цвет биофлуоресцентных пружин. “И копропорфирин, и уропорфирин флуоресцируют в желтой, оранжевой или красной областях видимого спектра в зависимости от условий”, - говорит она. “Вот почему springhares флуоресценция розовая.”
Тщательные рамки, установленные Олсоном и его коллегами в этом исследовании, могут быть использованы для расширения исследований флуоресценции у других млекопитающих. Олсон подозревает, что эта флуоресценция более распространена у млекопитающих, чем считалось ранее, но отмечает, что мы узнаем об этом только в том случае, если другие ученые проведут исследование.
“Я думаю, что эта совместная работа закладывает хороший подход к документированию биофлуоресценции у млекопитающих”, - говорит он. “Тяжелая работа по документированию этой черты в более широком масштабе у млекопитающих теперь под рукой.”