Обнаружено биолюминесцентное вещество в личинке пещерного червя из Бразилии

Личинка насекомого, найденная в пещерах парка Intervales (остаток Атлантического леса в штате Сан-Паулу, Бразилия), изначально не интересовала исследовательскую группу под руководством биохимика Вадима Вивиани. Однако личинка Neoditomyia (род не светящихся пещерных червей) оказалась перспективным объектом: она не светится, но производит люциферин — молекулу, необходимую для биолюминесценции у других представителей семейства Keroplatidae (грибные комары).

Это первая подобная находка в Неотропиках. Остальные 15 видов Keroplatidae, производящих люциферин, обитают в Аппалачах (США), Новой Зеландии, Австралии и Евразии, и все они — биолюминесцентные.

"Если то, что мы нашли здесь, производит люциферин без испускания света, возможно, эта молекула имеет другую, неизвестную нам биохимическую функцию", — отметил Вивиани.

Личинка не светится, потому что для этого нужен также фермент люциферазa, катализирующий реакцию окисления люциферина. Родственники этого кероплатида в Северном полушарии и Океании производят обе молекулы и потому светятся.

Чтобы подтвердить, что найденное вещество — люциферин, исследователи смешали его с очищенной люциферазой вида Orfelia fultonii (Аппалачи). Смесь испустила синий свет, аналогичный свету O. fultonii.

Ранее в не светящихся видах находили ферменты, похожие на люциферазу жуков, но обнаружение люциферина у наземных организмов до сих пор было ограничено светящимися видами. Это делает открытие уникальным.

Лабораторное применение

Биолюминесцентные вещества широко используются в исследованиях в медицине, биотехнологии и фармацевтике, например, для маркировки раковых клеток, тестирования жизнеспособности сперматозоидов или обнаружения патогенов.

"Мы еще не знаем весь потенциал его применения, но химический состав имеет особенности, которые могут привести ко многим другим применениям", — сказал Вивиани.

Эволюционный аспект

Исследователи также протестировали личинки двух других двукрылых:

• Arachnocampa luminosa (Новая Зеландия) — её биолюминесценция оказалась иной, так как с люциферазой из Аппалачей реакции не было.
• Aedes aegypti (комар, переносчик лихорадки денге, Зика и др.) — не показал наличия молекул, подобных люциферину, или они не взаимодействуют с тестируемой люциферазой.

Наличие люциферина у не светящейся личинки может указывать на его иную биологическую функцию у кероплатид. Это позволяет предположить, что биолюминесценция — признак, развившийся недавно у насекомых, уже производивших люциферин для других целей.

Исследователи не исключают, что знания о люциферине и люциферазе могут быть применены для контроля над комарами-переносчиками болезней, поскольку эти молекулы идеально подходят для маркировки клеток и изучения внутриклеточных процессов.

Следующий этап проекта — определение химической структуры нового люциферина.