Светящийся симбиоз: Кальмар-бобтейл и его бактериальные союзники

Многие морские существа, включая головоногих (осьминогов, кальмаров, каракатиц), развили сложные методы маскировки от хищников. Гавайский кальмар-бобтейл (Euprymna scolopes) использует несколько таких стратегий: днём он зарывается в песок, а при опасности может выбросить чернила и стать почти прозрачным.

При поддержке Национального научного фонда (NSF) профессор Маргарет Макфол-Нгай и её команда из Университета Висконсин-Мэдисон изучают уникальный ночной механизм маскировки этого кальмара — контр-освещение, основанное на симбиозе.

Симбиоз для свечения

Кальмар состоит в мутуалистических отношениях с биолюминесцентными бактериями Vibrio fischeri, которые колонизируют специальный светящийся орган на брюшной стороне моллюска. Бактерии производят свет, по качеству близкий к лунному и звёздному.

«Кальмары испускают вентральную люминесценцию, которая часто очень, очень близка по качеству к свету, исходящему от луны и звёзд ночью», — объясняет Макфол-Нгай.

Это позволяет кальмару не отбрасывать тень при взгляде снизу, эффективно маскируясь на фоне ночного неба — подобно «маскировочному устройству клингонов».

Цикл симбиоза

Симбиоз носит циклический характер:

• Каждое утро, в ответ на световой сигнал рассвета, кальмар выпускает в воду около 90% бактерий.
• Днём, пока кальмар покоится в песке, оставшиеся в криптах светового органа бактерии размножаются.
• К вечеру орган снова заполнен Vibrio fischeri и готов к свечению.

Строение и установление симбиоза

Светящийся орган обладает поразительным анатомическим сходством с глазом: у него есть линза, аналог радужки и отражающая ткань.

Молодые кальмары привлекают полезные бактерии вскоре после вылупления. У личинок есть специальные выросты (аппендиксы), которые направляют поток воды с бактериями к световому органу.

«Бактерии живут внутри кальмара, но не внутри его клеток. Это такая пещера, такое гнездо, которое кальмар создаёт для бактерий», — поясняет ассистент-исследователь Элизабет Хит-Хекман.

Выгода для бактерий и перспективы исследований

Бактерии получают от симбиоза богатую питательными веществами среду для роста популяции.

Изучение этой успешной стратегии контр-освещения открывает перспективы для прикладного использования:

• Специалисты по материаловедению ВВС США исследуют отражающие свойства системы для улучшения технологий камуфляжа.
• Учёные стремятся понять межвидовую коммуникацию между животной и бактериальной клетками.
• Ключевой вопрос: как молодой кальмар распознаёт и привлекает именно полезного симбионта, а не патоген? Ответ может помочь в исследованиях физиологии человека и медицине.

Кальмары-бобтейлы живут около года и обладают, по словам учёных, высоким интеллектом (как родственники осьминогов), что делает их не только красивыми, но и исключительно интересными объектами для изучения фундаментальных биологических принципов симбиоза и коммуникации.