Учёные открыли богатый мир биофлуоресценции рыб

Исследователи под руководством учёных из Американского музея естественной истории представили первый отчёт о широком распространении биофлуоресценции в эволюционном древе рыб, выявив более 180 видов, светящихся в широком диапазоне цветов и узоров. Исследование, опубликованное в PLOS ONE, показывает, что биофлуоресценция — явление, при котором организмы поглощают свет, преобразуют его и испускают в виде света другого цвета — широко распространена и разнообразна среди морских рыб, что указывает на её потенциальную роль в коммуникации и спаривании. Отчёт открывает путь к открытию новых флуоресцентных белков для биомедицинских исследований.

"Мы давно знали о биофлуоресценции под водой у таких организмов, как кораллы и медузы, и даже у наземных животных, таких как бабочки и попугаи, но биофлуоресценция рыб была описана лишь в нескольких научных публикациях", — сказал соавтор Джон Спаркс. — "Эта работа первая, которая рассматривает широкое распространение биофлуоресценции среди рыб, и она открывает ряд новых направлений исследований".

В отличие от мира людей и других наземных животных, рыбы живут в мире, где преобладает синий цвет, поскольку вода с глубиной быстро поглощает большую часть видимого спектра. Исследовательская группа обнаружила, что многие рыбы поглощают оставшийся синий свет и переизлучают его в неоново-зелёных, красных и оранжевых тонах.

"Спроектировав научное освещение, имитирующее свет океана, и камеры, способные улавливать флуоресцентный свет животных, мы теперь можем увидеть проблеск этой скрытой биофлуоресцентной вселенной", — сказал соавтор Дэвид Грубер. — "Многие обитатели мелководных рифов и рыбы способны обнаруживать флуоресцентный свет и, возможно, используют биофлуоресценцию аналогично тому, как животные используют биолюминесценцию, например, для поиска партнёров и маскировки".

Исследование началось со случайного наблюдения зелёной флуоресценции угря у Малого Каймана. Для дальнейшего изучения явления команда совершила четыре высокотехнологичные экспедиции в тропические воды у Эксум (Багамы) и Соломоновых островов.

Во время ночных погружений команда стимулировала биофлуоресценцию у рыб с помощью высокоинтенсивных синих световых массивов. Получившееся подводное световое шоу невидимо для человеческого глаза. Чтобы зафиксировать его, исследователи использовали специально сконструированные подводные камеры с жёлтыми фильтрами, блокирующими синий свет, а также жёлтые визоры, позволяющие видеть свечение во время плавания.

Последняя экспедиция, Explore21 на Соломоновы острова, стала первой в рамках новой музейной инициативы, поддерживающей междисциплинарные полевые исследования с использованием новых технологий. С борта судна Алюция учёные проводили технические погружения и спускались на трёхместном подводном аппарате, чтобы исследовать биофлуоресценцию глубоководных коралловых рифов до глубины 1000 метров. Научную статью они отправили, находясь на борту.

Экспедиции выявили множество биофлуоресцентных рыб как из хрящевых (акулы, скаты), так и из костных (угри, ящероголовые) групп, особенно среди замаскированных видов, живущих в коралловых рифах. Исследователи идентифицировали более 180 видов биофлуоресцентных рыб, включая виды со специфическими узорами свечения даже среди близких родственников.

Команда также отметила, что у многих биофлуоресцентных рыб в глазах есть жёлтые фильтры, возможно, позволяющие им видеть скрытые флуоресцентные "представления". Это указывает, что биофлуоресценция может использоваться для межвидовой коммуникации, оставаясь при этом камуфляжем для хищников. Эта способность может быть особенно важна во время полнолуния, когда у рыб наблюдаются брачные ритуалы.

"Для наших глаз они идеально сливаются со средой. Но для рыбы, имеющей жёлтый внутриглазной фильтр, они, должно быть, выделяются, как больной палец", — сказал Спаркс.

Исследование показало, что биофлуоресценция рыб чрезвычайно разнообразна: от простых колец вокруг глаз до светящейся зелёной слизи на поверхности тела и сложных узоров по всему телу, включая внутренние органы. Это говорит о том, что способность светиться развивалась у рыб независимо много раз.

"Открытие зелёного флуоресцентного белка у гидроидной медузы в 1960-х годах предоставило революционный инструмент для современной биологии. Это исследование предполагает, что биофлуоресценция рыб может стать ещё одним богатым источником новых флуоресцентных белков", — заключил Грубер.