Занимательная физиология

При внутриклеточном свечении и люциферин и люцифераза находятся в одной и той же клетке. Как при этом зажигается свет, никто толком не знает. Возможно, животные резко усиливают подачу в клетки свободного кислорода.

Свечение животных организмов обычно вызывает удивление. Действительно, как могло возникнуть такое на первый взгляд необычное для живых существ свойство? Не одно поколение ученых приходило в замешательство от этого вопроса. Лишь в наши дни оно перестало казаться удивительным.

Исследования, пролившие свет на происхождение биолюминесценции, начались более 30 лет назад. Советские ученые В. Лепешкин и А.Г. Гурвич открыли сверхслабое свечение у самых обычных растительных клеток. Свечение было настолько слабым, что в те годы не удалось даже сконструировать приборы, которые могли бы их уловить и измерить. Такие приборы создали лишь в самое последнее время. С их помощью ученые смогли установить, что хемилюминесценция, то есть превращение химической энергии непосредственно в световую, очень распространенное явление. Многие вещества при окислении способны светиться, в том числе некоторые жиры. Оказалось, что ткани растений и животных постоянно светятся, особенно интенсивно во время работы. Например, поверхность сокращающегося сердца лягушки дает непрерывное световое излучение.

Свечение тканей животных происходит в основном за счет окисления жиров – липидов. В процессе этих химических реакций возникают возбужденные молекулы, в которых электроны перешли на более высокие орбиты. Когда затем электроны возвращаются на прежние уровни, энергия, которая при этом высвобождается, используется для построения новых химических связей или отдается вовне в виде квантов света. Происходящие в этом случае процессы прямо противоположны фотосинтезу, где свет вызывает переход электрона на более высокий уровень, и энергия используется для синтеза углеводов.

Позже выяснилось, что сверхслабая биолюминесценция возникает в организме не только при случайном окислении липидов, но и во время необходимых для поддержания жизни химических реакций. А раз так, было бы странно, если бы не нашлось организмов, которые сумели бы развить, усовершенствовать и использовать это явление. Таких животных на Земле немало, а все остальные, в том числе и мы с вами, светимся, к сожалению, сверхслабо.

Большая часть светящихся организмов живет в морях и океанах. Наиболее распространены перидинеи – крохотные жгутиковые организмы. Это они создают неповторимые по красоте картины светящегося моря. В спокойном состоянии перидинеи не светятся. Только потревоженные движением воды от проходящего судна, на гребнях волн или в зоне морского прибоя они на несколько мгновений вспыхивают ярким светом, чтобы, израсходовав весь запас энергии, погаснуть.

Изумительное зрелище представится ночному пловцу, рискнувшему нырнуть в те дни, когда в воде скопилось много перидиней. Каждое движение вызывает фейерверк. За стеклом подводной маски в разные стороны разлетаются тысячи искр, как будто кто-то зажег десятки бенгальских огней. Зрелище настолько восхитительно, что раз увидевший его запомнит на всю жизнь.

Выброшенные с морской пеной на влажный берег, перидинеи не гибнут и вскоре восстанавливают способность светиться. Если их много, то идущий по берегу человек оставляет за собой цепочку ярко горящих следов. Это отдохнувшие перидинеи отвечают вспышкой света на раздражение, вызванное человеческой ногой.

Огненные следы на берегу океана наблюдали не только на Новой Гвинее, их видели и в других местах, как в тропических, так и в полярных странах. Известный исследователь Норденшельд описывает огненные следы на смоченном морской водой снегу побережья Шпицбергена и островах Де-Лонга. Здесь светились те же перидинеи или веслоногие рачки – метридии.

Крупные животные чаще всего неспособны вырабатывать люциферин. Они светятся, потому что дают приют светящимся микроорганизмам. Такое содружество называется симбиозом, что означает союз между организмами, основанный на взаимовыгодных условиях. Организм-хозяин создает условия, необходимые для жизни его маленьких светящихся друзей, а те, в свою очередь, платят ему веселым лучиком света.

В порядке симбиоза всегда сосуществуют два совершенно определенных вида животных, которые порознь не живут. Но кроме таких постоянных, из века в век существующих союзов, иногда при благоприятных обстоятельствах может возникнуть временное сожительство. Случайные светящиеся поселенцы, прижившиеся на птичьих перьях, и создают сказочных жар-птиц. Чаще это водоплавающие, обитающие на побережье морей и океанов. На их перьях, видимо, поселяются морские микроорганизмы. Филины и совы, всю жизнь живущие в дуплах старых гниющих деревьев, заражаются светящимся грибком.

Живые фонарики