Исследователи раскрыли богатый мир флуоресценции у рыб

Подробности

Родительская категория: Новости

Команда исследователей под руководством ученых из Американского музея естественной истории выпустила первый доклад о широко распространенном явлении биофлуоресценции в «древе жизни» рыб, идентифицировав более 180 видов, которые светятся в широком диапазоне цветов и узоров.

Исследование показывает, что биофлуоресценция - явление, с помощью которого организмы поглощают свет, преобразуют его и испускают в разном цвете - является часто встречающимся и разнообразным у морских видов рыб, что указывает на его потенциальное использование для общения и спаривания. Отчет открывает путь к открытию новых флуоресцентных белков, которые могут быть использованы в биомедицинских исследованиях.

«Мы давно знали о биофлуоресценции у подводных организмов, таких как кораллы и медузы, и даже у наземных животных, таких, как бабочки и попугаи, но о флуоресценции рыб сообщалось лишь в нескольких научных публикациях», сказал соавтор исследования Джон Спаркс, куратор в музейном отделе ихтиологии. «Этот документ впервые позволил рассмотреть широкое распространение биофлуоресценции среди рыб, и это открывает ряд новых направлений для будущих исследований».

В отличие от полноцветной среды, в которой живут люди и другие наземные животные, рыбы обитают в преимущественно синем мире, поскольку с глубиной вода быстро поглощает большую часть видимого светового спектра. В последние годы исследовательская группа обнаружила, что многие рыбы поглощают оставшиеся синий свет и повторно излучают его в неоново-зеленых, красных и апельсиновых оттенках.

«Благодаря созданию особого освещения, имитирующего свет в океане, и использованию камер, способных улавливать флуоресцентный свет животных, мы можем теперь подсмотреть за этой скрытой биофлуоресцентной вселенной», говорит соавтор Дэвид Грубер, адъюнкт-профессор биологии и научный сотрудник американского музея естественной истории. «Многие мелкие обитатели рифов и рыбы имеют возможности для улавливания флуоресцентного света и могут использовать биофлуоресценцию на тот же манер, как животные используют биолюминесценцию: чтобы найти товарищей или чтобы спрятаться».

Исследования команды ученых начались с удачного наблюдения флуоресценции зеленого угря у острова Малый Кайман, когда Спаркс и Грубер снимали биофлуоресценцию кораллов для передвижной выставки Американского музея естественной истории «Создания Света: биолюминесценция природы».

Для дальнейшего изучения этого феномена Спаркс, Груббер и исследователи из лаборатории Джона Б. Пирса Йельского университета, Университета Канзаса и Университета Хайфы, Израиль, совместно с профессиональными фотографами и видеооператорами, отправились в четыре дополнительных хай-тек экспедиции в тропические воды у острова Экзумас на Багамах и у Соломоновых островов. Во время ночных погружений члены команды стимулировали биофлуоресценцию у рыб при помощи синих лучей фонарей высокой интенсивности, размещенных в водонепроницаемых корпусах. Получившееся подводное световое шоу невидимо для человеческого глаза. Для записи этой деятельности исследователи пользовались изготовленными на заказ подводными камерами с желтыми фильтрами, которые блокируют синий свет, а также желтыми налобными визорами, которые позволили им увидеть биофлуоресцентное свечение во время плавания у рифов.

Самой недавней была экспедиция Explore21 к Соломоновым Островам - первая поездка в рамках новой инициативы музея, который поддерживает междисциплинарную и сильно интегрированнную с новыми технологиями исследовательскую работу на местах. С борта научно-исследовательского судна Alucia ученые провели погружения для изучения флуоресценции коралловых рифов на глубине до 1000 метров и представили научную работу по результатам.

Эти экспедиции выявили целый зоопарк биофлуоресцентных рыб - как хрящевых (например, акулы и скаты), так и костных (например, угри и ящероголовы) линий - особенно среди загадочно разрисованных и хорошо замаскированных видов, обитающих в коралловых рифах. Фотографируя и собирая образцы в островных водах, а также проводя дополнительные исследования в публичных аквариумах в нерабочее время, ученые выявили более 180 видов биофлуоресцентных рыб, в том числе специфические для определенных видов паттерны эмиссий среди близких родственников.

Также ученые отметили, что многие биофлуоресцентные рыбы обладают желтыми фильтрами в глазах – это, возможно, позволяет им увидеть скрытые люминесцентные демонстрации, происходящие в воде. Хотя еще необходимы дополнительные исследования, этот вывод означает, что флуоресценция может быть использована для межвидовой коммуникации, оставаясь при этом незаметной для хищников. Эта способность может быть особенно важна в период полнолуния, когда рыбы участвуют в брачных ритуалах.

«Загадочно узорчатые бычки, камбалы, угри и морские ерши - это животные, которых вы никогда обычно не видите во время погружения», говорит Спаркс. «Для нашего взгляда они сливаются с окружающей средой. Но для рыбы с желтым внутриглазным фильтром они должны прямо бросаться в глаза».

Кроме того, исследование показало, что биофлуоресценция рыб является чрезвычайно разнообразной: от простых колец вокруг глаз до светящейся зеленой слизи, выделяемой рыбой наружу или сложных люминесцентных узоров по всему телу, в том числе внутри, что позволяет предположить, что способность светиться эволюционировала у рыб много раз. Дальнейшее изучение механики этого явления может открыть новые люминесцентные белки для использования в экспериментальной биологии.

«Открытие зеленого флуоресцентного белка у медузы из класса гидрозоев в 1960 году предоставило революционный инструмент для современных биологов, выведя на новый уровень наши исследования всего, от вируса СПИДа до работы мозга», говорит Грубер. «Это исследование показывает, что биофлуоресценция рыб может быть еще одним богатым резервуаром новых