Светлячок носит фонарь в брюшке, а глубоководная рыба может устроить иллюминацию там, где никогда не бывает дня. Их свет почти не греет и возникает без лампы. Но единого механизма свечения для всех существ природа не изобретала.
2. Химическая лампа в живой клетке
Биолюминесценция — образование света живым организмом в результате химической реакции. Обычно молекула люциферин окисляется при участии кислорода, а белок люцифераза ускоряет процесс.
Названия «люциферин» и «люцифераза» обозначают не одно универсальное вещество. В разных группах встречаются разные молекулы и ферменты.
Большая доля энергии уходит в фотоны, а не в нагрев. Поэтому биолюминесценцию называют холодным светом. Живое существо не обжигается собственной лампочкой.
3. Как мигает светлячок?
У светлячков световые органы находятся в нижней части брюшка. Для реакции нужны люциферин, люцифераза, кислород, магний и молекула АТФ, переносящая энергию в клетке.
Насекомое управляет вспышками, регулируя доступ кислорода и работу нервной системы. Рисунок мигания помогает особям одного вида находить партнёров.
Сигнал может быть и ловушкой. Самки некоторых хищных светлячков копируют ответы другого вида, приманивают самцов и съедают их. Романтический фонарь иногда оказывается вывеской сомнительного ресторана.
4. Кто зажигает рыбий фонарь?
Одни глубоководные рыбы производят светящиеся вещества сами, другие получают люциферин с пищей, а третьи содержат светящихся бактерий в специальных органах.
Фотофоры — световые органы — работают как фары, приманки или сигналы. У удильщиков светящийся вырост привлекает добычу. Многие рыбы располагают фотофоры снизу и подбирают яркость под слабый свет сверху, скрывая силуэт.
Сине-зелёное свечение особенно распространено, поскольку такие волны лучше проходят через воду. Однако существуют и красные огни, почти незаметные большинству глубоководных соседей.
5. Свет и флуоресценция — не одно и то же
Биолюминесцентный организм производит свет химически. Флуоресцентный объект сначала поглощает внешнее излучение, а затем испускает свет другой длины волны. Без подсветки он не сияет.
Есть и структурная окраска. Некоторые морские животные переливаются из-за взаимодействия света с микроскопическими структурами, хотя сами не создают фотоны.
Живой свет помогает привлекать партнёров и добычу, отпугивать нападающего, маскироваться и подавать сигналы.
6. Что говорит наука
Химия свечения светлячков изучена подробно. Роль люциферина, люциферазы, кислорода и АТФ подтверждена экспериментально. У морских организмов обнаружены как собственные световые системы, так и симбиоз с бактериями.
Филогенетическое исследование лучепёрых рыб показало, что биолюминесценция возникала у них независимо как минимум 27 раз. Это свидетельствует о большой пользе света в океане.
Остаются вопросы о происхождении отдельных люциферинов, получении их из пищи и эволюции управления фотофорами.
7. Итог
Светлячка и глубоководную рыбу объединяет превращение химической энергии в свет, но их лампы имеют разную историю и устройство. Эволюция много раз приходила к одной блестящей идее.
Поделитесь в комментариях, чей живой фонарь разобрать подробнее.
