Тёплая летняя ночь, идёте по лесу — в траве вспыхивают маленькие огоньки. Светлячки. Или плывёте на лодке в тропиках, опускаете руку в воду — она начинает светиться голубоватым мерцанием. Вода вокруг тоже светится.
Биолюминесценция это способность живых организмов излучать свет. Причём не отражать его, как делаем мы, а именно производить внутри себя. Без проводов, без батареек, без нагрева. Холодный свет, который создаётся прямо в клетках.
Явление распространено куда шире, чем кажется. Светятся некоторые бактерии, грибы, медузы, кальмары, рыбы, даже черви. На суше таких существ немного, а вот в океане светится почти всё. Учёные подсчитали — около 90% обитателей глубин умеют это делать. Там, где не достаёт солнечный свет, собственный источник освещения становится вопросом выживания.
Как работает биолюминесценция — механизм простыми словами
Механизм биолюминесценции на деле довольно простой. Нужны три компонента: вещество люциферин, фермент люцифераза и кислород. Когда люциферин окисляется в присутствии люциферазы, происходит химическая реакция. Выделяется энергия, которая превращается в свет.
Вот как происходит биолюминесценция: организм контролирует, когда запустить эту реакцию. Захотел светиться — запустил, не захотел — не запустил. У разных существ разные варианты люциферина и люциферазы, поэтому свет получается разных оттенков. Зелёный, голубой, жёлтый, даже красный.
Почему некоторые организмы светятся в темноте? Причин несколько, и все они связаны с выживанием. Глубоководные рыбы используют биолюминесценцию как приманку. Рыба-удильщик, например, носит на голове светящийся отросток. Мелкая рыбёшка плывёт на свет — хищник хватает её. Удобно.
Другие существа светятся, чтобы отпугнуть врагов. Некоторые кальмары при опасности выбрасывают не чернильное облако, а светящееся. Хищник дезориентирован, жертва уплывает. Есть медузы, которые вспыхивают ярким светом, когда на них нападают — это привлекает более крупных хищников, и нападающий предпочитает ретироваться.
Третья причина — общение. Светлячки используют световые сигналы для поиска партнёра. У каждого вида свой узор вспышек, своя частота. Самцы летают и мигают, самки сидят в траве и отвечают. Если ритм не совпадает — не та особь, не тот вид.
Биолюминесценция у рыб и других существ
Биолюминесценция у рыб устроена по-разному. Одни производят свет сами, другие сотрудничают с бактериями. Да, именно так. У некоторых глубоководных рыб есть специальные органы — фотофоры, в которых живут светящиеся бактерии. Рыба предоставляет бактериям дом и питание, бактерии взамен дают свет. Взаимовыгодное сотрудничество, которое длится миллионы лет.
Особенно интересно это устроено у рыбы-топорика. У неё фотофоры расположены на брюхе. Когда рыба плывёт, свет снизу делает её силуэт незаметным для хищников, смотрящих вверх. Силуэт просто сливается со светом, пробивающимся с поверхности. Природная маскировка.
А от чего люди светятся? Вопрос может показаться странным, но люди тоже излучают слабый свет. Правда, это не та биолюминесценция, о которой мы говорим. Наше свечение в тысячи раз слабее, чем у светлячка, и увидеть его можно только с помощью очень чувствительного оборудования. Это побочный продукт обмена веществ, а не специальный механизм.
Хотя есть случаи, когда человек может светиться ярче. Например, если съесть много продуктов с каротином — морковь, тыква — кожа приобретает оранжевый оттенок. Или если в организме поселяются определённые светящиеся бактерии, что, впрочем, случается крайне редко и обычно связано с болезнью.
Биолюминесценция — это хорошо или плохо?
Если говорить простыми словами, биолюминесценция это просто инструмент. Для самих организмов она скорее хорошая — помогает выживать, размножаться, добывать пищу. Без неё многие виды просто не смогли бы существовать в своей среде.
Для человека биолюминесценция тоже полезна. Учёные используют светящиеся белки в медицинских исследованиях. С их помощью можно отслеживать, как распространяются болезни, как работают лекарства, как ведут себя клетки. В 2008 году за открытие и развитие зелёного флуоресцентного белка из медузы даже дали Нобелевскую премию.
Есть попытки использовать биолюминесценцию для освещения. Создают светящиеся растения, которые могли бы заменить уличные фонари. Пока это больше эксперименты, но направление интересное. Свет без электричества, без вреда для окружающей среды.
Единственный минус — для некоторых организмов человеческая деятельность стала проблемой. Световое загрязнение мешает светлячкам находить партнёров, их популяции сокращаются. Так что биолюминесценция сама по себе хороша, а вот наше вмешательство в природные процессы может быть плохим.
В океане до сих пор открывают новые светящиеся виды. Глубины изучены хуже, чем поверхность Луны. Кто знает, какие ещё удивительные существа с биолюминесценцией там обитают. Природа умеет создавать свет там, где его нет — и это одна из самых красивых её способностей.
