Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Журнал №193, октябрь 2019
Журнал №71, сентябрь–октябрь 2019
Это новый сайт National Geographic Россия. Пока мы работаем в режиме бета-тестирования.
Если у вас возникли сложности при работе с сайтом, напишите нам: new-ng@yasno.media
Природа

Биолюминесценция: свет жизни

Текст: Оливия Джадсон Фотографии: Дэвид Лииттшвагер
09 марта 2015
/upload/iblock/382/3822291a24fb7783f42423c8ad49bec0.jpg
Биолюминесцентная бухта на пуэрториканском острове Вьекес кишит микроскопическими организмами динофлагеллятами, которые начинают светиться при малейшем волнении воды. Вдалеке горизонт засвечивают прожектора местного стадиона.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/57b/57b24441183ac1ee4dd3802fdd76388d.jpg
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/02f/02f1346721126006a04d40aad0b03525.jpg
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/8f2/8f22b7bc4f9447945fe6ff7f98ff93f5.jpg
Более девяноста видов грибов светятся в темноте (следующее фото), в том числе и эти бразильские грибы, прозванные «цветками кокоса». Их свет, возможно, приманивает насекомых, которые разносят споры. Neonothopanus gardneri.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/5e7/5e792e4e20028fcb586e3c7872ce32bc.jpg
За исключением красного кишечника, тело этого бокоплава прозрачно. Кончики антенн излучают насыщенный синий свет (следующее фото).
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/2ca/2cabaa27077c4a5bd4c0c1c8c995c96b.jpg
Огнетелка (пиросома) на самом деле представляет собой колонию из множества животных. От прикосновения она начинает живописно светиться (следующее фото).
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/722/722ebd324509940292306e225f828496.jpg
Многоножка светится в темноте (следующее фото), чтобы хищники знали, с кем имеют дело. Любое животное, проигнорировавшее предупреждение, отведает цианида. Motyxia sequoiae.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/f39/f392abb7bf070f5237b10c218b5e1814.jpg
Однако если к нему прикасается другое животное, купол вспыхивает. Atolla vanhoeffeni.
Фото: Стивен Хэддок, Исследовательский институт океанариума «Монтерей-Бей»
/upload/iblock/7a1/7a125221c71d2f121c394cd6cc72cc63.jpg
Кальмары-светлячки заметны в аквариуме, а в океане свечение служит им плащом-невидимкой, позволяя слиться со светом, льющимся сверху. Watasenia scintillans.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/1a7/1a7032ec0d97ad1025bf8895917db064.jpg
Башни света, башни смерти. Ночью личинки жуков-щелкунов, живущие в термитниках, начинают светиться. Насекомые, поспешившие на свет, будут съедены.
Фото: Ари Бассус
/upload/iblock/e5d/e5db684985f39be63a72f57f3892553c.jpg
Beroe forskalii.
Фото: Стивен Хэддок и Давид Лиитшвагер
/upload/iblock/f27/f27ead87ecf53b54c7e5e01857555ea7.jpg
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/6ae/6aea4dcc50d907e11936f87710d9c0ed.jpg
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/375/3756dabc623bf0651fd9da452c59d6a3.jpg
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/468/4685c67480e715d27912fc8aba531063.jpg
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/740/740e0030c4cd950b2029f082d129b4f4.jpg
Корономедуза живет в вечном глубоководном мраке. В спокойном состоянии ее купол прозрачен.
Фото: Стивен Хэддок, Исследовательский институт океанариума «Монтерей-Бей»
/upload/iblock/d82/d829654fc3b6e5e416599ad83f6236d4.jpg
У гребневиков, или ктенофор, по бокам расположены ряды ресничек. Если дотронуться до этого животного, оно покроется каскадом светящихся волн (следующее фото).
Фото: Стивен Хэддок и Давид Лиитшвагер
/upload/iblock/2b8/2b8877bd29fa2ee7a214c43fc3283bf1.jpg
Светлячки (жуки-светляки) стремительно носятся во мраке летней ночи в штате Теннесси, устраивая яркое шоу, чтобы привлечь возможных брачных партнеров. Photinus carolinus и Phausis reticulata.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/1f3/1f30f2c3d7e53167a901b1bbea53af60.jpg
По ночам этот червячок – точнее, личинка жука фриксотрикса (Phengodes laticollis) – покрывается огоньками и становится похожим на крохотный поезд (следующее фото). Отсюда его английское название: railroad worm – железнодорожный червь.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
/upload/iblock/d57/d57b76b1e51020cfcbf53cc2c828126a.jpg
Три бразильских жука-щелкуна со светящимися спинками рисуют линии света. Они используют биолюминесценцию для привлечения брачных партнеров, а может быть, для того чтобы отпугивать хищников. Elateridae.
Фото: Дэвид Лииттшвагер
Живые организмы – один из мощнейших источников света на Земле.
Десять вечера, я стою в каюте «Вестерн Флаер», судна, принадлежащего Исследовательскому институту океанариума «Монтерей-Бей». Помещение крошечное, а нас набилось много – тесновато. Свет выключен, воздух теплый и спертый, пол под ногами качается – мы в открытом море, в 80 километрах от побережья Калифорнии. Меня мутит, но сейчас не до этого. В маленьком блюдце на столе только что пойманное диковинное существо: гребневик, или ктенофора. Пленник невелик – около пяти сантиметров в длину – и похож на прозрачный студенистый колокольчик со складками по краям. Куда любопытнее, однако, не форма: если «колокольчик» потрогать, он засветится.
Способность источать свет – биолюминесценция – явление одновременно и обычное, и волшебное.
Стивен Хэддок, один из ведущих мировых специалистов по светящимся организмам, касается нашего подопытного стеклянной палочкой. Мы склоняемся над блюдцем, чтобы увидеть, что же произойдет. На какое-то мгновение появляется силуэт гребневика. Он соткан из голубого света, который кружится и постепенно исчезает, как будто животное растворяется. Потрясающее зрелище. Неземное. И редкое: этот вид гребневика живет очень глубоко под водой, и его мало кому довелось видеть. Способность источать свет – биолюминесценция – явление одновременно и обычное, и волшебное. Волшебное – поскольку речь идет о мерцающей, пленяющей красоте. Обычное – потому что такой способностью обладают многие живые существа. На суше самый распространенный пример – жуки-светляки, летними ночами привлекающие свечением брачных партнеров. Есть и другие сухопутные жители, среди которых светящиеся личинки насекомых, один вид улитки, многоножки и некоторые грибы. Но настоящее световое шоу можно увидеть только в океане. Здесь обитает масса организмов, способных светиться. Это, например, остракоды – крошечные двустворчатые рачки, размером чуть больше кунжутного семечка, чьи лапки сияют, заманивая партнеров для спаривания. Или существа и вовсе размером с пылинку – динофлагелляты, прозванные так за вращательное движение с помощью жгутика (по-латыни – flagellum; а «динео» по-гречески означает «вращать»). Динофлагелляты вспыхивают всякий раз, когда вода вокруг них приходит в движение; именно они, как правило, подсвечивают водную гладь в темноте – и вы приходите в восторг, плавая или катаясь на лодке по ночам. Список светящихся обитателей моря можно продолжать долго: испускают свет рыбы, моллюски, креветки, вышеупомянутые гребневики, несколько видов кольчецов и голотурий, плюс сифонофоры – зловещие хищники с длинными ядовитыми щупальцами. А еще есть люминесцирующие радиолярии – амебы, живущие в изящных стеклянных раковинках. Ну и конечно, светящиеся бактерии. В океане обитает более 80 процентов живых существ, способных производить свет. Но почему именно в океане? Что в нем такого особенного? Чтобы найти ответ на этот вопрос, я и поднялась на борт «Вестерн Флаер». Мировой океан, самая обширная естественная среда обитания, покрывает более семи десятых поверхности планеты; его средняя глубина – 3600 метров. Благодаря тому что к людям эта среда негостеприимна, океан остается сравнительно малоисследованным – особенно те его огромные просторы, где нет ни богатых запасов промысловой рыбы, ни живописных коралловых рифов, ни глубоководных горячих источников. Именно эти обширные пространства и интересуют Стивена Хэддока, главу экспедиции. «Я хочу заглянуть туда, куда никому еще не удавалось», – говорит он. В предыдущих экспедициях Стивен с коллегами первыми открыли и описали несколько видов светящихся организмов, в том числе зеленых бомбардировщиков – так называют глубоководных плавающих червей, которые, подвергшись нападению, выбрасывают ярко-зеленые световые «бомбочки». Чтобы исследовать океанские глубины, Хэддок и его команда используют телеуправляемый подводный аппарат (ТПА), позволяющий ловить медленно передвигающихся животных и доставлять их на борт корабля целыми и невредимыми. ТПА – это прочный металлический каркас, начиненный видеокамерами, фонарями, датчиками, кабелями, а также снабженный парой «рук», набором чистых пластмассовых ведерок с крышками и самой обыкновенной кухонной лопаткой. «А это зачем?» – изумляюсь я. «Чтобы копать на дне», – объясняет Хэддок. Сейчас семь утра, и все готово, чтобы отправить ТПА под воду. Вокруг снуют люди в касках – проверяют последние детали. И вот огромная металлическая рука поднимает аппарат с палубы, палуба расходится, а в нескольких метрах под ней показывается водная гладь. Рука опускает аппарат, и через мгновение он скрывается в океанских водах. Как среда обитания океан имеет несколько отличительных особенностей. Первая состоит в том, что на большей части его пространства негде спрятаться. А значит, преимущества получают существа-невидимки. Вторая характерная особенность: чем глубже вы погружаетесь, тем темнее становится вокруг. Первым делом вода поглощает красную часть спектра солнечных лучей, затем исчезает желтый и зеленый свет, остается только голубой. На глубине двухсот метров в океане стоят вечные сумерки, а к шестистам метрам меркнет и голубой свет. По большей части океан погружен в полную темноту – и днем, и ночью. Понятно, что в таких условиях свет совершенно незаменим в качестве оружия – или средства маскировки. Возьмем, скажем, проблему невидимости. В верхних слоях океана – там, куда проникает свет, – любое существо, неспособное слиться с водой, подвергается опасности быть замеченным хищником – в особенности, если тот находится ниже своей жертвы и глядит вверх. Не очень понятно? Чтобы представить себе ситуацию, вообразите, что плывете с аквалангом посреди Тихого океана. Тот участок над вами, где вода встречается с воздухом, кажется серебряным. Пространство под вами – сгущающегося темно-синего цвета. Во всех остальных направлениях все зеленовато-темно-серое. Дно находится на недосягаемой глубине – три с небольшим тысячи метров. Постойте-ка, а что это за тень там, внизу? Акула? Вы вдруг осознаете, насколько уязвимы: большой темный силуэт на фоне серебристой поверхности, видимый любому голодному хищнику, плавающему ниже. Многие виды живых существ решают проблему очень просто: не появляются в светлой зоне днем, устремляясь к поверхности только по ночам. Другие стали прозрачными – почти призраки. И вправду, первое, что вы замечаете, плавая под водой: почти все формы жизни, которые попадаются вам на глаза, от медуз до плавающих улиток, прозрачны. Еще один любопытный прием избрал кое-кто из рыб, как, например, сардины: их силуэты размываются благодаря серебристой окраске боков. «Серебрянка» играет роль зеркала и позволяет рыбе сливаться с окружающей средой, отражая воду вокруг себя. А есть и такие существа, например креветка Sergestes similis, несколько видов рыб и многие кальмары, которые используют свет по-другому: у них живот освещен так, чтобы совпадал по яркости со светом, падающим сверху. Это позволяет маскироваться, словно под плащом-невидимкой. «Плащ» можно надевать и снимать, когда захочешь, можно даже регулировать его яркость. Скажем, Sergestes similis способна варьировать интенсивность испускаемого света в зависимости от освещенности воды вокруг себя. Но если задача заключается в том, чтобы остаться невидимым, почему тогда многие обитатели моря, от гребневиков до динофлагеллят, загораются, едва до них дотрагиваются или вода вокруг приходит в движение? Тому есть две причины. Во-первых, внезапная вспышка света может напугать хищника – и потенциальная жертва получит шанс улизнуть. Так, глубоководный кальмар способен произвести вспышку света и метнуться в темноту. Зеленые бомбардировщики могут выбрасывать свои боеприпасы, отвлекая противника, чтобы раствориться во мраке. Гребневик успеет скрыться, пока хищник целится на его призрак. Во-вторых, следуя принципу «враг моего врага – мой друг», можно с помощью света привлечь внимание более влиятельного хищника, который не прочь поохотиться на твоего противника. Этот прием, известный под названием «охранная сигнализация», особенно полезен для мелких и слабых существ – например, для динофлагеллятов, не умеющих быстро плавать. Понятно, что для «слабаков» лучшая защита не бегство и не сопротивление, а свет. Их вспышки привлекают рыб, поджидающих добычу. И когда маленькие, похожие на креветок создания, питающиеся динофлагеллятами, приводят в движение воду, заставляя своих жертв зажигаться, рыбы могут заметить самих «креветок» и напасть на них. Пункт управления ТПА – каюта без окон, вместо них экраны, возле которых стоят кресла, привезенные со старого самолета. А вот камеры на ТПА новые, очень хорошие, снимают они с высоким разрешением, так что можно разглядеть даже самых миниатюрных живых существ, причем в мельчайших деталях. Правда, большую часть времени видно только «морское шоу» – оседающие частички осадка: в свете фонарей ТПА они похожи на клубы пыли. Впрочем, время от времени появляется и какой-нибудь океанический житель – скажем, медуза. Или маленькая креветка. Или… Ух ты! Я чуть не подавилась кофе. На экране показалась диковинная рыба. Я много читала о ней, но видеть не приходилось. На голове странного существа был длинный отросток, на конце которого развевался толстый фосфоресцирующий червь. Нет, конечно, это не червь, а первый луч спинного плавника со светящейся «приманкой», которой удильщик, один из самых прожорливых глубоководных хищников, успешно пользуется, приглашая неосмотрительных обитателей дна устремиться навстречу своей печальной судьбе. В отличие, скажем, от акул, которые преследуют добычу, удильщики нападают из засады, подманивая жертву поближе с помощью «фонарика», а затем набрасываясь на нее. При этом удильщик не сам излучает свет, светятся бактерии, живущие в «фонарике». Взаимная выгода: бактерии обретают убежище, а рыба – хитроумное оружие. Чтобы произвести свет, нужны три ингредиента: кислород, люциферин и люцифераза. Люциферин – это молекула, вступающая с кислородом в реакцию, в процессе которой выделяется энергия в виде фотонов, то есть света. Люцифераза – молекула, запускающая реакцию между кислородом и люциферином. Иными словами, люциферин – молекула, которая зажигается, а люцифераза – то, что ее «зажигает». К слову, названия молекул вполне говорящие: Люцифер – имя, которое, как известно, дьявол носил, до того как был низвергнут с небес, в переводе оно означает «несущий свет». Выработать способность светиться сравнительно просто, и ингредиенты для этого найти несложно – множество веществ могут играть роль люциферазы. Если, например, смешать яичный белок с кислородом и люциферином, взятым, скажем, у медузы, вам, скорее всего, удастся в темноте получить голубой огонек. Более того, в океане только те формы жизни, которые находятся в самом низу пищевой цепи, вынуждены производить люциферины самостоятельно. Все остальные могут в принципе принимать их с пищей: подобно тому как люди получают витамин C, употребляя в пищу, к примеру, апельсины, некоторые морские животные получают люциферины, отобедав кем-нибудь светящимся. Кстати, с таким обедом связана одна любопытная проблема. Как уже говорилось, многие обитатели океана в процессе эволюции стали прозрачными, поскольку так их сложнее заметить. Но если вы, весь из себя такой прозрачный, съели что-нибудь светящееся, вы тут же становитесь очень даже заметным. Именно поэтому у многих прозрачных животных непрозрачный кишечник. Когда ТПА всплывает, поднимается суета. Всех животных, которых удалось поймать, спешно относят в прохладные помещения, чтобы им было комфортно ждать исследования. И вот в десять вечера я стою в темной каюте. На столе в маленьком блюдце – новый светящийся экземпляр… Через несколько месяцев после путешествия на «Вестерн Флаер» я с экскурсией побывала на Вьекесе, маленьком пуэрториканском острове. Островок знаменит своей bah?a bioluminiscente, или «биолюминесцентной» бухтой – заливом в форме фляги, где обитает бессчетное количество динофлагеллятов, тех самых существ размером с пылинку, которые вспыхивают, едва вода рядом с ними приходит в движение. Луна еще не встала, но на небе множество звезд. Я сижу в одном из восьми каноэ с прозрачным дном (в каждой лодке по двое экскурсантов). Мы «паркуемся» в середине бухты, смотрим на темное море и слушаем рассказ гида об опасностях, грозящих этому райскому уголку: туристов приезжает все больше, на острове строят новые дома и дороги, кругом появляются горы строительного и прочего мусора. Море ослепительными вспышками освещают динофлагелляты. Под водой молниеносно проносятся блестящие рыбы, будто метеоры по небу. Мы трогаемся с места. Наше каноэ замешкалось, и кажется, что мы остались совсем одни. Когда начинаем грести, движение лодки приводит в волнение микроорганизмы, и в воде вспыхивает яркий мерцающий поток. Я гляжу на него сквозь прозрачное дно лодки, и у меня создается полное ощущение, что вода – это часть неба, и мы плывем среди звезд.