Анализ ДНК, современные методы биохимического и биофизического анализа позволили биологам понять, как и зачем глубоководные жители начали светиться. И почему их до сих пор не съели.
Доктор Уиддер (E. A. Widder) из Ассоциации океанологических исследований (США) на страницах журнала Science приводит обзор самых последних исследований широко распространенного в океане явления -- биолюминесценции, или свечения живых организмов. Доктор Уиддер пытается понять, как, почему и зачем возникла способность организмов светиться.
Зачем нужно светиться
По словам доктора Уиддера, большинство морских животных проводят всю свою жизнь в полумраке. Некоторые совершают ежедневные миграции из глубинных слоев к поверхности и наоборот. В таких условиях действительно дополнительный источник освещения просто необходим. Люминесценция помогает животным в поисках пищи. В одних случаях это просто светящийся фонарик, а в других -- приманка. Свечение необходимо и для того, чтобы найти себе в темноте партнера. Но самая распространенная функция, считает доктор Уиддер, это защита от хищников. Свет, неожиданно появившийся из темноты, должен испугать их, а потом ослепить.
Как появилась люминесценция
Одна из гипотез, продолжает доктор Уиддер, связывает появление люминесценции с необходимостью как-то противостоять действию свободных радикалов, накапливающихся в организме. Например, люциферин целентеразин -- мощный антиоксидант. Когда животные стали мигрировать на большую глубину, где кислорода меньше, а значит, меньше опасность подвергнуться действию окислительного стресса и свободных радикалов, там защита от окислительного стресса большой роли не играла. «В таких условиях естественный отбор благоприятствовал другим функциям люциферинов -- способности светиться», -- пишет доктор Уиддер.
Сорок раз одно и то же
По словам ученого, анализ ДНК некоторых видов люминесцирующих животных, который провел доктор Стив Хеддок из Института подводных исследований в заливе Монтерей, раскрывает многие их тайны. Результаты доктора Хеддока говорят, что люминесценция появлялась независимо у разных групп организмов в процессе эволюции как минимум 40 раз. Причем существуют примеры, когда у одного вида возникали разные виды люминесценции в разное время. Например, у взрослых самок глубоководных рыб-удильщиков (Linophryne coronata) работают две системы свечения. Одна связана с бактериями, которые живут на их коже, а другая -- с люминесценцией усиков, расположенных на подбородке.
Такое независимое дублирование одного и того же явления говорит о важности этого изобретения природы, считают эволюционисты. Еще одно доказательство тому, как это ни странно звучит, наличие глаз у обитателей самых глубоководных частей океана. Органы зрения нужны этим животным, по мнению доктора Уиддера, только для того, чтобы различать люминесцирующие объекты.
Что светится
В основе люминесценции животных находится свечение молекул люциферинов. Они окисляются в присутствии ферментов и излучают энергию в виде света. Сейчас известно пять видов люциферинов. «Животные могут выбрасывать эти молекулы прямо в воду, например, изо рта. Иногда люциферины находятся в специальных клетках -- фотоцитах внутри организма», -- говорит доктор Уиддер.
Кто светится и где
По словам ученого, животные, обладающие способностью светиться, обитают практически во всех частях Мирового океана, от полярных широт до тропических, от поверхности до дна. Больше всего светящихся видов среди гребневиков, а меньше всего -- среди морских стрелок (щетинкочелюстных) и диатомовых водорослей.
Каким цветом лучше светиться
Спектр светящихся оттенков не отличается разнообразием. «Поскольку, скорее всего, впервые биолюминесценция возникла в океане, самый распространенный цвет, которым светится большинство видов, это синий с длиной волны 475 нм (свет такой длины распространяется в воде на самые большие расстояния). Зеленый -- следующий по популярности цвет. Он характерен для обитателей придонных слоев и дна, ведь там вода смешивается с грунтом и становится мутной. В таких условиях синие оттенки распространяются на меньшие расстояния. Желтое, фиолетовое, оранжевое и красное свечение тоже встречается. Правда, значительно реже. С чем связано появление именно этих оттенков, сказать пока сложно», -- говорит доктор Уиддер.
