Светящийся мир, спрятавшийся у всех на виду

Светящийся мир, спрятавшийся у всех на виду

Чаще всего, когда речь ведётся о "цвете" того или иного животного, имеется в виду пигмент шерсти, кожи или перьев, отражающий свет на определённых длинах волн. Флуоресценция работает немного иначе. Это не отражение имеющегося света, а создание нового. Когда молекула, обладающая соответствующим свойством, улавливает нужные ей фотоны, она поглощает их, возбуждаясь всего на несколько наносекунд. Затем она излучает новые фотоны, которые обладают меньшей энергией, чем поглощённые. Таким образом, свет генерируется на более длинных волнах и, следовательно, видится глазу в новом цвете. Свойством преобразования света обладают многие химические вещества. В природе есть даже флуоресцентные камни и минералы. Однако у живых организмов эти молекулы имеют определенную структуру - несколько затейливо объединённых углеродных колец. Это протеины, и учёные до сих пор не до конца понимают, каким образом они могли появиться и развиться.

Флуоресцентные белки, как уже было сказано, можно найти у разных, совершенно не связанных видов живых существ. И это говорит в пользу теории, что они возникали неоднократно, независимо друг от друга - это явление известно как конвергентная эволюция. С другой стороны, все они очень похожи, и это вызывает сомнения в самостоятельном их зарождении. В связи с этим некоторые биологи считают, что флуоресцентные белки появились на самых ранних этапах развития жизни на Земле. Но тогда не совсем понятно, почему они были позже утеряны таким количеством видов, в том числе и человеком. Выдвигаются также предположения, что их распространение может быть объяснено горизонтальным переносом генов между организмами. Это редкое явление, но оно всё же иногда случается.

Кораллы

Человеку, наверное, трудно объяснить всё это, потому что он не видит мир во всем его светящемся великолепии. Однако с помощью целенаправленного использования ультрафиолета мы начинаем открывать этот скрытый и прекрасный неоновый мир. И потихоньку становится понятно, что использовать свечение в тех или иных целях готовы очень многие наши соседи по планете. Уже упомянутые розовые белки, вероятно, используют флуоресценцию точно так же, как и другие, менее эффектные виды окраса - для маскировки или чтобы выделяться в собственных сообществах. Но это, как кажется, слишком грубое применение столь тонкого инструмента. Преобразованием света можно добиваться других, гораздо более впечатляющих результатов.

Так, например, мелководные кораллы используют флуоресцентные белки как своеобразный солнцезащитный крем для водорослей, с которыми они находятся в симбиозе. Они поглощают потенциально вредный для них ультрафиолет, и излучают свет в более "мягких" тонах. Глубоководные кораллы также пользуются флуоресценцией, только в других целях. Основная сложность жизни на большой глубине заключается в том, что здесь недостаточно света - солнечному излучению труднее двигаться сквозь воду, чем через воздух, поэтому он постепенно теряет волны, обладающие низкой энергией, например, красные и желтые. С определённой глубины в океанской бездне всё начинает казаться голубым. Кораллы, обитающие здесь, трансформируют этот свет в оранжевый, желтый и красный всё для тех же своих симбиотических партнёров - водорослей. Более сложные существа морских глубин используют флуоресценцию иначе, и это наполняет дополнительными красками тот мир, в котором они живут. Некоторые рифовые рыбы применяют её в целях идентификации, другие, как своеобразные фонарики, чтобы найти добычу.

Светящиеся рыбки

Однако самым, наверное, потрясающим образом флуоресценцию используют живущие на суше скорпионы. Некоторые исследователи считают, что это жутковатое свечение помогает им ощущать лунный свет, и благодаря этому избегать хищников. Как и человек, они не способны видеть ультрафиолет. Но их флуоресцентные протеины способны преобразовывать его в более привычное для глаз освещение, позволяя им видеть, насколько ярким является всё то, что их окружает. Предполагается, что скорпионы чувствуют ультрафиолет нервными клетками, расположенными по всему телу, и это, по сути, превращает их в живые датчики лунного света.

Тем не менее, какая-то очевидная польза  заметна у флуоресценции далеко не всегда. Все растения преобразуют свет, когда получают энергию Солнца. Однако никакой пользы непосредственно растениям это не приносит. Флуоресценция встречается и в самых, казалось бы, ненужных местах, например, в мозгах у раков. Поэтому вполне вероятно, что тот приятное глазу неоновое свечение, которое появляется под светом ультрафиолетовой лампы, является просто случайным совпадением, связанным со структурой некоторых молекул. То есть флуоресценция может оказаться всего лишь побочным эффектом жизни как таковой.

Это, кстати, может в полной мере относиться и ко всем остальным частям Вселенной. В научной статье, опубликованной в 2018 году в журнале "Notices of the Royal Astronomical Society", двое ученых утверждают, что флуоресценция живых организмов, например, кораллов, может представлять собой отчетливую биосигнатуру, заметную в отраженном от планете свете во время ультрафиолетовых космических вспышек. Это означает, что неоновое свечение, присущее жизни , может показать нам, где ещё в глубинах Вселенной она присутствует.

Вас также может заинтересовать

Оставить комментарий

Другие записи из раздела Флора и фауна