Первый южноамериканский насекомый, излучающий синий свет, обнаружен
Бразильские исследователи обнаружили новый вид грибных комаров (Keroplatidae), личинки которых излучают синий свет. Небольшая мушка обитает в заповеднике атлантического леса в штате Сан-Паулу. Это первая регистрация синего биолюминесцентного вида в Неотропиках. Многие биолюминесцентные насекомые и грибы изучались в регионе, но все они излучали зеленый, желтый или красный свет. Новый вид назван Neoceroplatus betaryiensis и описан в статье в Scientific Reports.
"Личинки были найдены во время сбора биолюминесцентных грибов и привлекли внимание, потому что излучали синий свет. Грибы и светлячки не излучают синий свет, поэтому это должен был быть новый вид", — сообщил Кассиус Стевани, профессор Химического института Университета Сан-Паулу (IQ-USP) и последний автор статьи.
Виды, излучающие синий свет, ранее находили только в Северной Америке, Новой Зеландии и Азии. Этот был обнаружен в частном заповеднике атлантического леса Reserva Betary в муниципалитете Ипоранга, штат Сан-Паулу.
Разные световые паттерны
Взрослые особи вида не излучают свет. Биолюминесцентные личинки живут скрытно в стволах деревьев и имеют три "фонаря": один в хвосте и два возле глаз.
Однако одна из собранных личинок излучала свет в различных точках тела. В лаборатории она окуклилась. Куколка оставалась биолюминесцентной, но из неё появилась не мушка, а оса.
Исследователи пришли к выводу, что оса также принадлежит к новому виду паразитоидного семейства Ichneumonidae. Неясно, связан ли необычный паттерн свечения с заражением осой, указывает на другой вид комара или является проявлением полового диморфизма у N. betaryiensis.
Новая система
Насекомые, излучающие синий свет, чрезвычайно редки. Открытие предполагает возможность обнаружения новой системы биолюминесценции, которая может найти применение в анализе и биотехнологии (например, маркировка клеток или генов, биосенсоры загрязнений).
Как и все биолюминесцентные организмы, новый вид генерирует свет в результате реакции между субстратом люциферином и ферментом люциферазой, который его катализирует.
Для начальной характеристики биолюминесцентной системы N. betaryiensis исследовательская группа под руководством Вадима Вивиани из Федерального университета Сан-Карлоса использовала люциферин и люциферазу, очищенные в их лаборатории от другого вида, способного излучать синий свет, — Orfelia fultoni, обитающего в Аппалачских горах в США и Канаде.
"Свет излучался во всех комбинациях [перекрестных реакций]. Мы также показали, что личинки этого грибного комара содержат белок, хранящий люциферин, известный как SBF (substrate-binding fraction), как и O. fultoni. Следовательно, оба вида имеют одну и ту же биохимическую систему", — сказал Вивиани.
Группа Вивиани недавно обнаружила в пещерах парка Intervales вид рода Neoditomyia, который производит люциферин и его SBF, но не излучает свет. Однако при смешивании субстрата с люциферазой от O. fultoni и нового вида он излучал синий свет. Генетический анализ также показывает, что новый вид тесно связан с Neoditomyia и O. fultoni.
Исследователи планируют изолировать и исследовать люциферин и люциферазу, производимые N. betaryiensis.
"У нас уже есть молекулярная формула люциферина. Мы знаем, сколько атомов углерода, водорода, азота, кислорода, серы и других элементов он содержит, но мы не знаем, как эти атомы связаны. Нам необходимо провести эксперименты с использованием ядерного магнитного резонанса, среди других методов, чтобы выяснить структуру. Я ожидаю, что это произойдет скоро", — сказал Стевани.