Живое свечение

Эта история началась 4 января 1761 г. По приказу короля датский военный корабль вез из Копенгагена в Смирну научную экспедицию: трех ученых, художника, врача и слугу. Одним из участников был зоолог Форскол. Однажды в начале марта, когда корабль плыл по Северному морю, пассажиры заметили в воде странное свечение. Причиной оказались небольшие, с крупную монету величиной, медузы, «способные светиться внутри». Форскол выловил несколько таких медуз и поместил их в ведро. Если медуз тревожили, они ярко светились зеленым фосфорическим светом. Форскол заспиртовал несколько экземпляров медуз и записал по-латыни в своем походном дневнике: «при раздражении и гибели светятся».

Свечение моря на протяжении веков оставалось одной из величайших загадок океана. Ученые пытались объяснить этот феномен и свечением содержащегося в воде фосфора, и электрическими разрядами, возникающими при трении молекул воды и соли, и тем, что ночной океан отдает поглощенную днем энергию Солнца. Сейчас уже не подлежит сомнению тот факт, что свечение моря вызвано биологическими причинами, главной из которых является массовое размножение некоторых видов организмов, составляющих значительную часть планктона Мирового океана.

Что такое биолюминесценция?

Само название «биолюминесценция» буквально означает «слабое живое свечение». Однако человечеству пока остается лишь завидовать эффективностиэтого процесса, ведь коэффициент полезного действия живого свечения фантастически велик: он достигает 80—90%, в то время как самые экономичные лампы «дневного света» преобразуют в свет всего лишь 10—15% энергии, остальная же уходит в бесполезное тепло. Как выяснилось, в природе не существует светящихся растений, но есть светящиеся бактерии и грибы.

Именно бактерии вызывают свечение испорченных рыбных и мясных продуктов, а также свечение загноившихся ран, на что обращал внимание еще Парацельс. Благодаря нитям грибницы сияют в темноте ничем не примечательные на дневном свету гнилушки.

Среди наземных животных способность к свечению является скорее исключением из правил, но среди морских животных она распространена чрезвычайно широко.

Абсолютными рекордсменами по числу светящихся видов среди беспозвоночных являются кишечнополостные (мягкие кораллы, морские перья, глубоководные медузы) и головоногие моллюски (кальмары и каракатицы), а среди хордовых — оболочники (сальпы и огнетелки), а также рыбы.

Зачем же нужна люминесценция живым существам? В большинстве случаев ответ на этот вопрос вполне очевиден. В глубинах Мирового океана, куда не проникают солнечные лучи и царит вечный мрак, нет фотосинтезирующих растений, а значит, мало пищи. Способность к люминесценции оказывается здесь как нельзя более кстати, ведь огонек, сияющий в морской бездне, привлекает и дезориентирует мелкую живность точно так же, как свет лампы — ночных бабочек. Поэтому и светятся медлительные медузы, оболочники, мелкие ракообразные и вовсе неподвижные мягкие кораллы, морские перья. А активные хищники стараются превзойти друг друга в оригинальности конструкции светящихся приманок.
У рыб, представителей семейства глубоководных удильщиков, видоизмененный первый луч спинного плавника смещен к переднему концу тела, превратившись в «удилище» (илиций), оканчивающееся кожистым мешочком (эской), заполненным светящейся слизью.Удильщики могут искусно манипулировать интенсивностью свечения эски, сужая или расширяя кровеносные сосуды, снабжающие этот орган кислородом.

У рыб-топориков светящиеся органы, фотофоры, разбросаны по всему телу, а два самых крупных из них, подковообразных, располагаются подглазами, освещая пространство на полметра вперед, что позволяет не только приманивать добычу, но и эффективно преследовать ее.

При необходимости рыбы способны гасить свет этих мощных фар, надвигая на них специальную заслонку.

Как появились биолюминесцентные системы?

Еще Ч.Дарвин отметил, что происхождение биолюминесценции не просто объяснить теорией естественного отбора. Полезный эффект свечения всецело связан со зрительным восприятием животных. Следовательно, повышать шансы выживания может только биолюминесценция, хорошо заметная в темноте. Кроме того, если возникают световые вспышки, то они должны с момента своего появления быть приурочены ко вполне определенным поведенческим ситуациям, например, сопровождать двигательную реакцию, вызванную приближением хищника. Иначе от свечения никакой пользы не будет.

Здесь нет места постепенному переходу за счет отбора от так называемого сверхслабого свечения, свойственного всему живому (но выявляемого только приборными методами), ко все более и более яркому излучению, вплоть до хорошо заметного. Ведь ниже порога видимости не будет никакого влияния на отбор.

Следовательно, у некоторых несветящихся видов время от времени случайно возникают мутанты, ярко светящиеся непрерывно или при каких-то вполне определенных обстоятельствах, например, при испуге (что повышает шансы на выживание). Только так может начинаться процесс естественного отбора, приводящего к дальнейшему усовершенствованию биолюминесцентной системы.

В настоящее время известно 700–800 биолюминесцентных видов. В их числе бактерии, одноклеточные эукариотические организмы (жгутиконосные водоросли – динофлагелляты, радиолярии), грибы и подвижные многоклеточные животные разных типов – от беспозвоночных (кишечнополостные, гребневики, черви, моллюски, ракообразные, насекомые и др.) до рыб.

Источники: Ирина Травина "Подводная феерия", Ю.А. Лабас "Белки, которые потрясли мир"