Учёные обнаружили два механизма в ослепительных световых шоу ракообразных
Эволюция создаёт разнообразные адаптации для привлечения партнёра. Биолюминесцентные брачные демонстрации остракод (ракушковых рачков) — яркий пример.
Остракоды — крошечные ракообразные размером с семя кунжута. Для создания завораживающих световых узоров ципридиниды выделяют каплю слизи, содержащую фермент и субстрат (реактант), и отплывают от светящегося шара, повторяя процесс. Результат — шлейф из угасающих эллипсов, "блуждающих огоньков" в толще воды. Длительность каждого импульса — ключевой компонент ухаживания: одни вспышки короткие, как лампа-вспышка, другие — долгие.
Классический сценарий предполагал чёткую связь между длительностью вспышки и структурой ответственного за неё фермента. Однако исследование под руководством докторанта UC Santa Barbara Николая Хенсли показало, что на продолжительность свечения влияют два независимых механизма:
- Использование фермента с более медленной скоростью реакции дает более длительное свечение.
- Выделение большего количества субстрата также увеличивает длительность импульса, так как ферменту требуется больше времени, чтобы его исчерпать.
Оба механизма работают в разных комбинациях у разных видов, что стало неожиданным результатом, опубликованным в журнале Proceedings B Королевского общества.
Ключом к открытию стала особенность остракод: они выплевывают светящуюся слизь наружу. Это позволило изучать химию реакции отдельно от поведения животного, в отличие, например, от светлячков, где реакция происходит внутри тела и постоянно контролируется поведенчески.
Соотношение двух механизмов может влиять на будущую эволюцию видов. Например, если вид эволюционирует в сторону более длинных импульсов, он может упереться в максимум возможностей фермента. Тогда, не имея возможности сделать фермент эффективнее, вид может начать использовать больше субстрата на импульс.
Сейчас Хенсли изучает, как конкретные изменения в ферменте влияют на его способность производить свет. Он также надеется реконструировать предковый фермент группы и протестировать его функции.
Параллельно команда начинает изучать поведенческие аспекты демонстрации: насколько для самок важна именно длина импульса по сравнению с интервалами или направлением. Самцы некоторых видов синхронизируют свои вспышки в присутствии соперников, создавая гипнотическое подводное шоу. Хенсли планирует детально исследовать это поведение в сотрудничестве с коллегами из Университета Канзаса.
Цель исследования — описать, как возникает такое разнообразие, что может дать понимание общих эволюционных процессов.