Обнаружена причина переливчатого свечения у некоторых бурых водорослей
Компартменты из плотно упакованных микрочастиц одинакового размера заставляют некоторые бурые водоросли переливаться, как опал. Открытие учёных из Университета Кобе не только объясняет механизм структурной окраски водорослей, но и впервые выявляет этот эффект в порядке Sporochnales, помимо двух уже известных.
Большинство бурых водорослей действительно желтовато-коричневые, однако дайверы заметили, что вид, похожий на Sporochnus из порядка Sporochnales, переливается, как павлиньи перья, жёлтым, ярко-зелёным или синим цветом при направленном свете.
Фиколог Университета Кобе Хироши Каваи говорит: «Как дайвер, я много раз наблюдал и собирал виды Sporochnus в разных местах, но никогда не видел особей, светящихся зелёным, поэтому мне было интересно их проанализировать».
Опалоподобная игра цвета, или «иридесценция», известна у двух других порядков бурых водорослей, но никогда — у Sporochnales, и, в частности, не у вида, ставшего темой разговоров среди дайверов. Каваи поясняет: «Я хотел выяснить механизм этого зелёного свечения, а также понять, почему это явление не встречается у других видов Sporochnus».
Одной из причин, почему явление не было описано ранее, может быть хрупкость организма.
Каваи объясняет: «Sporochnus очень хрупкие и часто повреждаются вскоре после сбора и извлечения из моря, что затрудняет детальное наблюдение за неповреждённым организмом. Поэтому мы погрузились на глубину 25 м у Касимото, самой южной точки главного острова Японии, чтобы наблюдать и фотографировать водоросли. Мы собрали образцы, поместили их в большое количество морской воды, чтобы предотвратить повреждение, и быстро доставили в лабораторию для детальных наблюдений за здоровыми водорослями, используя специализированный метод фиксации для сохранения их хрупких структур».
Усилия окупились. В European Journal of Phycology группа опубликовала не только впечатляющие фото иридесцентных водорослей, но и анализ с помощью электронной микроскопии, объясняющий источник эффекта. Как и у других бурых водорослей со структурной окраской, у этих организмов есть клеточные компартменты, заполненные микрочастицами очень однородного размера.
Эти так называемые «иридесцентные тела» отражают зелёный свет гораздо сильнее других цветов, что и является источником окраски. Исследователи поясняют: «Известно, что регулярное расположение тонких структур, таких как кристаллы и многослойные мембраны, вызывает структурную окраску как в органических, так и в неорганических структурах».
Эффект может быть результатом интерференции света, отражённого от разных «слоёв» тонких структур, что гасит одни цвета и пропускает другие.
Для проверки гипотезы команда сравнила два вида Sporochnus — с переливчатым свечением и без. У обоих видов клетки на концах фотосинтетических нитей содержали сферические тела, ярко отражающие свет — «иридесцентные тела».
В обоих случаях эти тела были плотно заполнены наносферами, но у вида без иридесценции наносферы сливались, образуя глобулы разного размера. У переливчатой водоросли наносферы сохраняли однородный размер от 130 до 160 нанометров, что согласуется с принципом структурной окраски, усиливающей только определённые цвета в зависимости от размера и расстояния между структурами.
Каваи говорит: «Теперь, когда мы понимаем механизм структурной окраски, мы хотим выяснить её экологическую роль и эволюционную связь между структурой и механизмом у разных бурых водорослей с этим явлением».
Если у других бурых водорослей иридесценция связана с фотосинтезом, то изучаемая Каваи водоросль растёт на большей глубине, что делает маловероятной ту же цель.
Каваи отмечает: «Иридесцентные тела также содержат высокореактивные вещества, которые при разрушении оболочки тел быстро уничтожают всю клетку. Поскольку эти водоросли растут в водах с обилием рыб, поедающих водоросли, реактивные вещества, вероятно, играют роль в отпугивании травоядных. Мы считаем, что структурная окраска может участвовать в коммуникации между организмами, например, для маскировки или предупреждения травоядных».