Біолюмінесценція, Журнал Популярна Механіка
Сьогодні відомо близько 800 видів живих істот, що світяться. Більшість із них мешкають у морі. Це бактерії, одноклітинні джгутиконосні водорості, радіолярії, гриби, планктонні та прикріплені кишковопорожнинні, сифонофори, морське пір'я, гребневики, голкошкірі, черв'яки, молюски, ракоподібні, риби. Одні з тварин, що найбільш яскраво світяться, — піросоми (вогнітелки). З прісноводних біолюмінесцентних видів відомі новозеландський черевоногий молюсок Latia neritoides та ряд бактерій. Серед наземних організмів світяться окремі види грибів, земляних черв'яків, равликів, багатоніжок та комах.
На рівні мікросвіту дуже слабке світіння, яке ми можемо зареєструвати лише за допомогою високочутливих фотометрів, – це побічний ефект нейтралізації ферментами активних форм кисню, необхідних, але токсичних для клітин – учасників процесу окислення глюкози. Вони поставляють енергію, необхідну для хемілюмінесценції, різним люмінофорним білкам.
У бактерій люмінофорні білки розпорошені по всій клітині, у одноклітинних еукаріотичних (яких мають клітинне ядро) організмів вони знаходяться в оточених мембраною бульбашках в цитоплазмі. У багатоклітинних тварин світло зазвичай випромінюють спеціальні клітини фотоцити, часто згруповані в особливі органи фотофори. Фотоцити кишковопорожнинних та інших примітивних тварин, як і фотофори, що працюють за рахунок симбіотичних фотобактерій, світяться безперервно або протягом декількох секунд після механічного або хімічного подразнення. У тварин з більш-менш розвиненою нервовою системою вона керує роботою фотоцитів, включаючи та вимикаючи їх у відповідь на зовнішні подразники або за зміни внутрішнього середовища організму. Крім внутрішньоклітинного, у глибоководних креветок, восьминогів, каракатиць і кальмарів зустрічається свічення секреторного типу: суміш продуктів секреції двох різних залоз викидається з мантії або з-під панцира і розпливається у воді як сяюча хмара, засліплюючи супротивника.
Інший класичний приклад біолюмінесценції – дерев'яні гнилушки. Світиться не саме дерево, а міцелій звичайного опенька. А у вищих грибів роду Mycena, що теж ростуть на дереві, що гниє, але в теплих краях на кшталт Бразилії та Японії, світяться плодові тіла — те, що зазвичай називають грибами (хоча плісняві, дріжджові та інші грибки — це теж гриби, тільки нижчі). Один із видів цього роду називається M. lux-coeli, «міцена – світло небесне».
Море, що світиться
Ті, кому пощастило купатися в морі вночі під час його свічення, на все життя запам'ятають це феєричне видовище. Найчастіше причина свічення - джгутиконосні водорості ночівлі (Noctiluca). В окремі роки їх кількість зростає настільки, що світиться все море. Якщо вам не пощастить і ви опинитеся на берегах теплих морів у невідповідний час, спробуйте налити морську воду в банку і додати трохи цукру. Ноктилюки зреагують цього посиленням активності білка люциферину. Збовтайте воду і милуйтеся блакитним свіченням. А коли налюбуєтеся, можете згадати про те, що дивіться на одну з невирішених таємниць природи: неясність еволюційних механізмів появи у різних таксонів здатності світитися відзначив в окремому розділі «Походження видів» ще Дарвін, і з тих пір вченим так і не вдалося пролити на це питання світло істини. Світло могло розвинутися в організмів, що живуть в умовах хорошого освітлення, на основі пігментних сполук, що виконують світлозахисну функцію. Але поступове накопичення ознаки — один фотон на секунду, два, десять — і в них, і в їхніх нічних і глибоководних родичів не могло вплинути на природний відбір: таке слабке свічення не відчувається навіть найчутливішими очима, а поява готових механізмів інтенсивного свічення на голому. місце теж виглядає неможливим. І навіть функції свічення у багатьох видів залишаються незрозумілими.
Навіщо вони світяться?
Світяться колонії бактерій і гриби приваблюють комах, які поширюють мікроби, суперечки чи міцелій. Комахоїдні личинки новозеландських комарів Arachnocampa плетуть ловчу мережу і підсвічують її власним тілом, залучаючи комах. Світлові спалахи можуть відлякати хижаків від медузи, гребневика та інших безпорадних та ніжних створінь. З тією ж метою корали та інші колоніальні тварини, що ростуть на мілководді, світяться у відповідь на механічне роздратування, а їхні сусіди, яких ніхто не чіпав, теж починають мерехтіти. Глибоководні корали перетворюють слабке короткохвильове світло, що доходить до них, у випромінювання з більшою довжиною хвилі — можливо, для того щоб забезпечити можливість фотосинтезу симбіотичних водоростей, що мешкають в їх тканинах.
Розташування люмінофорів і навіть характер миготіння плям, що світяться, може служити для комунікації — наприклад, для залучення партнера. А самки американського світлячка Photuris versicolor після парування починають «відбивати морзянку» самок іншого виду, залучаючи їх самців не з амурними, а з гастрономічними цілями. Біля берегів Японії масові весілля святкують умітохару (морські світлячки) — крихітні, довжиною 1-2 мм, рачки роду Cypridina — і кальмари Watasenia scintellans. Тільця ватазень довжиною близько 10 см разом зі щупальцями усіяні перлинками-фотофорами і освітлюють зону діаметром 25-30 см - уявіть собі, як виглядає море з цілим одвірком цих кальмарів!
У багатьох глибоководних головоногих тіло розмальоване візерунком з різнокольорових світлових плям, а фотофори влаштовані дуже складно, на кшталт прожектора, що світить тільки в потрібному напрямку, з відбивачами і лінзами (іноді подвійними і забарвленими).
Багато глибоководних планктонних креветок мають здатність до свічення. На кінцівках, вздовж боків і на черевній стороні тіла, у них розташовується до 150 фотофорів, іноді прикритих лінзами. Розташування та число фотофорів для кожного виду строго постійно і в темряві океанських глибин допомагає самцям знаходити самок і всім разом збиратися в зграї.