Для чего морским червям нужен зеленый свет?
Многие морские животные, обитающие как в толще воды, так и на дне способны светиться. Такое свойство живых организмов называется биолюминесценцией и является результатом ряда химических реакций, проходящих в клетках и тканях животного. В основе этих реакций лежит окисление белка люциферина при участи специального катализирующего фермента люциферазы. Большинство морских обитателей используют биолюминесценцию для привлечения полового партнера в период размножения, а также в качестве приманки во время охоты или для защиты от хищников. Как правило, световые волны, испускаемые морскими животными, лежат в сине-зеленой части видимого спектра, так как именно волны длинной 460–510 нм обладают максимальной способностью к распространению в морской воде.
Исследователям из Института океанографии имени Скриппса (Сан-Диего, Калифорния) Д. Дехейну и М. Латцу удалось значительно продвинуться в изучении механизмов биолюминесценции донных обитателей моря. В качестве объекта изучения был выбран многощетинковый червь из семейства силлид – Odontosyllis phosphorea. Одонтосиллисы – небольшие, достигающие 1,5 см в длину черви, населяющие прибрежное мелководье тропических и субтропических широт. Впервые ученым удалось собрать достаточно большое число экземпляров этого вида для использования в различных экспериментах по стимуляции биолюминесценции в лабораторных условиях. Было показано, что в разные периоды своей жизни, черви могут использовать биолюминесценцию для различных целей. Так, мелкие (<1 мм), не способные к размножению черви в ответ на механическое раздражение производят яркие и очень коротки вспышки зеленого света. Предположительно подобный характер люминесценции является приспособлением для отпугивания потенциальных хищников.
В период полового размножения крупные половозрелые особи поднимаются со дна в толщу воды, где и происходит оплодотворение гамет и развитие личинок. Плавающие черви испускают продолжительное зеленоватое сияние, а также производят светящуюся голубым светом слизь, в которую выметывают свои половые продукты. Биолюминесценция во время размножения облегчает поиск особей противоположного пола. Самка выметывает яйца в слизистую массу, которая светится, тем самым, привлекая самца. Самец приближается к кладке и также выметывает свои гаметы в слизистое облако с яйцами, значительно повышая их шансы на успешное оплодотворение.
Помимо выявления различных функций биолюминесценции, Дехейном и Латцем было показано, что механизм свечения червей основан на люциферин-люциферазной реакции, в то время как голубое свечение слизи обусловлено наличием особого комплекса молекул, получившего название "фотопротеин". Фотопротеин представляет собой стабильную молекулу, в состав которой входят связанные люциферин, люцифераза и кислород. Свечение фотопротеина может запускаться различными факторами, например, присутствием кальция. Одним из доказательств наличия в слизистых кладках фотопротеина является способность слизи к свечению в бескислородной среде, так как необходимое для реакции окисления люциферина количество кислорода уже запасено в молекуле фотопротеина.
Полученные данные приближают исследователей к пониманию химических механизмов биолюминесценции, а также к выделению фотопротеина в чистом виде для его дальнейшего использования в молекулярной биологии и биоинженерии.
