Все, что Вы хотели знать о светящихся организмах, но боялись спросить.
В холодном безмолвии океанских глубин и ночном стрекотании тропических лесов происходит нечто волшебное и загадочное – биолюминесценция.
Это феномен живой природы, который открывает перед нами уникальные визуальные аспекты биологических сообществ, почти всегда скрытые от человеческого взгляда. Давайте погрузимся в удивительный мир светящихся существ и разгадаем некоторые его секреты.
ТОП-10 биолюминесцентных организмов
Рассмотрим ТОП-10 светящихся организмов из царств животных, грибов и бактерий, (царство растений – единственная группа многоклеточных организмов, в представителях которой эффект биолюминесценции до сих пор не обнаружен).
1. Светлячки (Lampyridae)
Светлячки – самые известные светящиеся насекомые. У самцов и самок этой семьи разные цвета свечения и ритмы мерцания, которые служат своеобразными свадебными песнями. Световые сигналы являются видоспецифичными, что позволяет светлячку найти пару своего вида даже среди многообразия светящихся конкурентов.
2. Грибы (Neonothopanus gardneri)
Тропические биолюминесцентные грибы излучают свет, чтобы привлечь насекомых, которые помогают распространять их споры. Это удивительный пример взаимодействия между разными видами в природе.
Интересно, что субстрат, который может светиться, присутствует почти во всех грибах, в том числе и в наших, родных, российских. А не светятся они потому, что не вырабатывается люцифераза, которая «активирует» свечение.
У опят, как и у многих грибов, фосфорицирует не тело, а мицелий. Мы сами не пробовали, но говорят, что если взять гнилушку, на которой растут опята, и посмотреть на нее в полной тьме (или в темную ночь), можно увидеть слабое зеленоватое свечение.
3. Кораллы (Euphyllia paradivisa)
Светящиеся хищные кораллы Euphyllia paradivisa охотятся на креветок намного эффективнее, чем их «тусклые» собратья.
4. Динофлагелляты (Dinoflagellates)
Динофлагелляты – это микроскопические водоросли, которые излучают сильный свет при движении водных слоев. Долгие годы сиянию воды приписывали мистическое происхождение, пока в 1830 году не была доказана биологическая природа свечения динофлагеллятов.
5. Кальмар-светлячок (Watasenia scintillans)
Один из наиболее ярко светящихся глубоководных обитателей. Маленький кальмар-светлячок с длиной тела всего 6-7 сантиметров имеет до 1100 фотофторов, которые помогают ему как вводить в заблуждение хищников, так и демонстрировать половое поведение.
6. Глубоководные рыбы
Эти рыбы освещают пространство вокруг себя светом, который находится за пределами спектра, видимого большинством глубоководных обитателей. Это позволяет им исследовать окружающую среду, не привлекая лишнего внимания. Глаза у глубоководных рыб чрезвычайно чувствительные, поэтому даже минимального количества света хватает, чтобы ориентироваться во тьме глубин.
7. Моллюск (Pholas)
Pholas – один из наиболее изученных двустворчатых моллюсков, демонстрирующих биолюминесцентные признаки.
8. Стеклянный осьминог (Vitreledonella richardi)
Многие осьминоги способны изменять цвет и интенсивность своей биолюминесценции, используя её для коммуникации с другими осьминогами или для маскировки. Они могут создавать разнообразные световые эффекты, чтобы адаптироваться к различным ситуациям. Стеклянный осьминог – один из самых прозрачных и красивых биолюминесцирующих октопусов.
9. Рыбы-удильщики (Anglerfish)
Рыбы-удильщики владеют выдающейся техникой приманки добычи – у них есть специальный ловчий вырост (т.н. иллиций), заканчивающийся светящимся пузырьком, излучающим свет и заманивающим добычу в огромный зубастый рот. Фотофтор удильщика населен биолюминесцентными симбиотическими микроорганизмами – рыба «заботится» о них, а они, люминесцируя, помогают привлекать добычу.
10. Медуза Aequorea victoria
Одна из наиболее изученных медуз, обитающая в Тихом Океане, от Берингова Моря до Калифорнии. Свечение медузы идет за счет белков – экворина и GFP (зеленого фосфоресцирующего белка).
Свет во тьме: как это работает?
В основе биолюминесценции лежит химическая реакция между веществами, поэтому явление часто также называют хемилюминесценцией. До недавних пор считалось, что свечение в фотофторах (светящихся органах), обеспечивается путем «смешения» двух компонентов – т.н. люциферина (субстрата) и фермента-катализатора люциферазы, но сегодня открыты и другие механизмы живой люминесценции, в том числе, с участием готовых белковых структур (фотопротеинов).
Ранее полагалось также, что свечение идет лишь в присутствии кислорода, но исследования медузы Aequorea victoria показало, что люминесценция может идти и анаэробно.
В природе биолюминесценция выполняет множество функций:
- Световые сигналы могут использоваться для поиска партнера или иных процессов, связанных с размножением: так, самки некоторых светлячков специально имитируют вспышки особей другого вида, привлекают и поедают «чужих» самцов, снижая, таким образом конкуренцию;
- Природный люминофор может производиться для привлечения добычи;
- Через световую индикацию особи одного вида могут сигнализировать об опасности или угрозе;
- Через биолюминесценцию организмы могут маскироваться на фоне других источников света, отпугивать или отвлекать хищников. Так, к примеру, маленькие рачки – излюбленное лакомство сельди – выплевывают перед собой светящуюся каплю, на которую отвлекается рыба, давая рачку шанс ускользнуть.
Многие морские организмы получают люциферины с пищей, охотясь на другие биолюминесцентные организмы – рачков и кишечнополостных.
Важной характеристикой светового излучения является и цвет. У различных организмов цвет биолюминесцентного излучения варьирует от синего до красного. Некоторые представители живого мира могут светится разными цветами.
Прикладное использование биолюминесценции
Биолюминесценция – крайне интересный феномен, интригующий не только биологов и энтомологов, изучающих тонкости взаимодействия живых объектов.
Одними из наиболее перспективных сфер, где биолюминесценция находит все больше практических приложений, являются медицина и фармацевтика: исследователи внедряют «светящиеся» группы в биологически активные лекарственные препараты и визуально фиксируют работу действующих на те или иные системы веществ.
Фотоскрининги наглядно показывают динамику движения или активации компонентов внутри человеческого организма, мозга, накопление тех или иных лекарств в тканях. Создаются наборы для экспресс-анализов, мониторинга окружающей среды.
Занялись биолюминесценцией и ботаники – ведутся исследования в области создания деревьев, кустарников и декоративных растений, которые однажды смогут удивительным образом украсить не только наши подоконники, но и целые аллеи, парки, превратив их в светящиеся эльфийские рощи.
Ведутся работы по созданию приборов для быстрого определения степени загрязнений почвы, воды, воздуха, поверхностей, (это может стать востребованным, например, на предприятиях общественного питания, в электронных лабораториях, СЭС).
Интересно отметить одно из применений светящихся ракообразных, которое, впрочем, уже не используется. Во время Второй Мировой Войны разведчикам выдавали порошок, полученный из люминесцирующих рачков – при смачивании состав начинал светиться, и разведчик мог, нанеся его на руку, прочитать секретный документ в полной темноте, без спичек или фонарика, не привлекая внимания.
Живой мир не перестает удивлять. Фантастически огромное разнообразие видов и не меньшее количество удивительных механизмов выживания, созданных природой, поражают воображение. Только приоткрывающие завесу одной тайны, биологи сразу встречаются с другой, еще более изящной и замысловатой. Разгадать все загадки жизни мы, наверное, не сможем никогда.
Спасибо за Ваше внимание к нашей публикации! Надеемся, Вы узнали что-то новое и интересное. Нам будет очень приятно, если Вы поставите нам лайк и подпишетесь на канал, потому что впереди – только самое-самое!