Эти существа светятся в темноте: живой свет помогает охотиться, прятаться и находить пару

Природа – удивительный архитектор. Она создает самых разных существ, среди которых есть и те, кто рождают внутри себя свечение. Так, светлячки чертят в темноте зеленые пунктиры, в океанских безднах мерцают странные создания, а участки морской воды вспыхивают призрачным сиянием. Ученые объясняют это явление биолюминесценцией – способностью организмов производить свет в результате химической реакции. Это можно смело назвать одним из самых эффектных решений, к которым пришла эволюция. За счет чего и как это происходит, читайте в нашей статье.

Светлячки

Самый знакомый пример биолюминесценции – светлячки. Их вспышки – это язык ухаживания. Каждый вид использует свой уникальный рисунок, чтобы найти партнера и не тратить время на «чужих».

Секрет свечения – в веществе люциферине и ферменте люциферазе. В присутствии кислорода и АТФ люциферин окисляется и испускает фотон света. Это происходит в специальных органах на брюшке, а светлячок управляет свечением, регулируя подачу кислорода – включает и выключает его, меняет яркость и длительность.

При этом свечение невероятно энергоэффективно: до 98% энергии уходит именно в свет, а не в тепло. Для сравнения, у обычной лампы накаливания на свет приходится лишь около 5%. Природа же создала идеальный «холодный» источник света.

Глубоководные рыбы

На глубине свыше 1000 метров царит полная темнота, и свет там является универсальным инструментом, позволяющим приманивать добычу, отпугивать врагов и находить своих.

Классический пример – удильщик. Над его головой свисает природный «фонарик», который есть не что иное, как видоизмененный луч спинного плавника. На его конце живет целая колония биолюминесцентных бактерий. Любопытная мелкая рыба подплывает к свету – и становится ужином. Сам удильщик при этом почти невидим, поскольку его темная кожа поглощает редкие фотоны.

Другие рыбы используют свет иначе. Некоторые излучают его снизу, сливаясь с тусклым сиянием поверхности, – это маскировка, делающая силуэт незаметным для хищников снизу. А есть виды, что при опасности резко вспыхивают, чтобы ослепить врага и выиграть долю секунды для побега.

У многих глубоководных существ свет производят не собственные клетки, а симбиотические бактерии в специальных световых органах. Рыба дает бактериям дом и питание, а взамен получает свет, что можно назвать взаимовыгодным сотрудничеством.

Бактерии

Одни из самых древних «светильников» на планете. Их биолюминесценция основана на той же идее – реакции с участием люциферина и ферментов, только набор молекул свой. У морских бактерий Vibrio fischeri свечение включается только при определенной плотности колонии.

Этот механизм называется «чувство кворума» (quorum sensing). Согласно ему, отдельные бактерии не светятся, но когда их становится достаточно, а концентрация сигнальных молекул достигает порога, то вся колония одновременно загорается. Так природа избегает бессмысленного свечения одиночных клеток.

Самый известный пример симбиоза – гавайский кальмар Euprymna scolopes. В его световом органе живут бактерии Vibrio fischeri, которые подсвечивают нижнюю сторону тела кальмара, маскируя его силуэт от хищников снизу. На рассвете кальмар удаляет большую часть бактерий, чтобы контролировать яркость свечения. Так происходит каждый день.

Иногда биолюминесценцию бактерий видно и без микроскопа. В штормовые ночи волны вспыхивают изумрудным светом, что кажется настоящим чудом. На самом деле это дело рук динофлагеллят – одноклеточных водорослей, что светятся при малейшем движении воды, будь то волна, лодка или плавник рыбы.

Полезно знать

Светлячки ведут настоящий световой диалог. У некоторых видов самцы летят по маршруту и мигают по определенной схеме, а самки, сидя на земле, отвечают своим уникальным ритмом. Ошибка в ритме означает, что ты не тот, кто нужен.

В тропических лесах встречаются виды грибов, чьи плодовые тела излучают зеленоватый свет. Считается, что это привлекает насекомых, помогающих распространять споры.

Биолюминесценция помогла создать новые технологии. Ферменты светлячков используют в лабораториях как «метки». С их помощью отслеживают активность генов, проверяют чистоту поверхностей и ищут раковые клетки.

У определенных видов рыб световой орган работает как прожектор. В нем есть отражатели из кристаллов гуанина и подобие линзы, чтобы направлять свет. Это почти настоящая биологическая оптика.

Свечение может быть «одноразовым». Некоторые кальмары и медузы при опасности выбрасывают светящееся облако – «световую дымовую завесу», чтобы отвлечь хищника и скрыться.

Биолюминесцентные бактерии применяют для проверки воды и почвы. Если токсин есть, бактерии тускнеют или гаснут, и это сразу видно.