В глубинах Мирового океана, куда не проникают солнечные лучи и царит вечный мрак, нет фотосинтезирующих растений, а значит, мало пищи. Способность к люминесценции оказывается здесь как нельзя более кстати, ведь огонек, сияющий в морской бездне, привлекает и дезориентирует мелкую живность точно так же, как свет лампы — ночных бабочек. Поэтому и светятся медлительные медузы, оболочники, мелкие ракообразные и вовсе неподвижные мягкие кораллы, морские перья. А активные хищники стараются превзойти друг друга в оригинальности конструкции светящихся приманок.
У глубоководных рыб люминесценция служит главным образом для освещения и приманки добычи.
У рыб, представителей семейства глубоководных удильщиков, видоизмененный первый луч спинного плавника смещен к переднему концу тела, превратившись в «удилище» (илиций) , оканчивающееся кожистым мешочком (эской) , заполненным светящейся слизью.
УДИЛЬЩИК
У рыб-топориков светящиеся органы, фотофоры, разбросаны по всему телу, а два самых крупных из них, подковообразных, располагаются подглазами, освещая пространство на полметра вперед, что позволяет не только приманивать добычу, но и эффективно преследовать ее.
Селёдка светится
«Живая» иллюминация глубоководных рыб многообразна: у одних светится вся поверхность тела; у других — фотофоры — скопления светящихся клеток, расположенных по сторонам тела, на голове или хвосте. А существуют и подводные красавицы — сказочные морские царевны, одетые природой в фантастические наряды, мерцающие, как звездное небо.
Ученые полагают, что биолюминесценция достаточна для ориентировки в окружающей среде многих глубоководных организмов. Например, большие глаза рыбы диодон, приспособленные к слабой освещенности океанских глубин, обладают светосилой 1:2.
Другой формой приспособления животных к окружающей среде в борьбе за существование является выбрасывание в случае опасности наружу светящейся жидкости или «облака» . Кроме таких отпугивающих, ослепляющих световых завес существуют и маскировочные «химические завесы» , уничтожающие и заглушающие запахи обороняющегося или нападающего животного.
Еще сложнее и более совершенно свечение глубоководных кальмаров. Центральные глазные органы кальмара ликотейтис диадема из Индийского океана с глубины3000 метров — светятся ультрамариново-синим, боковые — жемчужно-белым, серединные брюшные небесно-голубым, а передние — рубиново-красным цветом. Светящиеся органы глубоководных кальмаров прожекторного типа допускают выход света только в одном нужном направлении, содержат «живые» рефлекторы, линзы (иногда двойные!) , «зеркало» . А у кальмара ликотейтис обнаружена даже окраска «линз» .
Источник: http://www.equator.ru/pbl/zhivoy_svet.htm , http://www.log-in.ru/dtSection/news/?id=482
Остальные ответы
Светящиеся рыбы и раки живут на такой глубине, куда солнечный свет не проникает. В темноте трудно различать, что делается вокруг, выслеживать добычу и вовремя ускользнуть от врага. А между тем светящиеся рыбы и раки — зрячи, имеют глаза. Способность свечения облегчает им жизнь.
рыба засветилась
Кроме того, мы знаем, как влечет некоторых животных к свету. Рыба, у которой на голове торчит нечто вроде электрической лампочки, или рыба-удильщик, наделенная длинным, как шнур, щупальцем «с фонариком» на конце, используют светящиеся органы для привлечения добычи.
Еще счастливее в этом отношении головоногий моллюск: его изменчивый, переливчатый свет привлекает одних, устрашает других. Некоторые разновидности маленьких светящихся рачков в минуту опасности выбрасывают струи светящегося вещества, возникающее при этом светящееся облачко скрывает их от врага. Наконец, свечение у некоторых животных служит средством нахождения и привлечения одного пола животного к другому: самцы таким образом находят самок или, наоборот, привлекают их к себе. Следовательно, свечение животных — одно из приспособлений, которыми так богата живая природа, одно из орудий в борьбе за существование.
Источник: otvet.mail.ru
Почему рыба светится в темноте
Светящиеся рыбы – это не феномен и не мутация. Заявления о подобных рыбах, купленных на рынках или крупных супермаркетах, встречаются редко, но все же к уникальным они не относятся. Чаще всего свечение рыб наиболее ярко проявляется при «вскрытии».
Неоднократно проведенные в разных городах России лабораторные исследования светящихся рыб не показали наличия вредных веществ. О радиации речь тоже идти может, так как доза радиации, при которой могло бы начаться свечение, убила бы всех, кто контактировал с этой рыбой, как уверяет профессор Сибирского Федерального Университета Заворуев В. Люди, далекие от химии, могут грешить на фосфор. Однако фосфор сам по себе не светиться. В чем же причина?
Как считают специалисты, все дело в питании рыб, а точнее, что именно проглотила рыба перед тем, как угодить в сети. В мире существует множество видов животных и растений, которые способны излучать свет. Сегодня их насчитывается около 800.
В Мировом океане это одноклеточные, например, ночесветки (Noctiluca scintillans), моллюски (чаще всего виды глубоководных кальмаров), кишечнополостные, например, медузы, морские перья, сифонофоры, гребневики, ракообразные, черви, иглокожие и, конечно, рыбы, в частности удильщики. Причина свечения живых существ — люминофоры — микрочастицы, которые способны поглощать энергию и преобразовывать ее в свет. Люминофоры, в свою очередь, поглощаются животными и растениями и накапливаются в их организме. К примеру, сельдь сама не может «использовать» люминофоры, но если съест светящийся планктон, из ее желудка может исходить свечение.
По мнению ученых, опасности для жизни и здоровья людей светящаяся рыба не представляет.
Автор текста: wolchonokW7
Источник: zooclub.ru
Свет в глубинах: откуда, сколько раз и почему появилась биолюминесценция?
Биолюминесцентные организмы развивались десятки раз на протяжении истории жизни. Какая биохимия необходима, чтобы осветить тьму? Разного рода исследования посвящены именно этому вопросу. Погрузитесь достаточно глубоко в пучину океана, и вы увидите не тьму, а свет.
90% рыб и морских обитателей, которые процветают на глубине 100 или даже 1000 метров, способны производить собственный свет. Рыбы-фонарики охотятся и общаются при помощи своеобразного кода морзе, посылаемого световыми кармашками под глазами. Рыбы семейства Platytroctidae стреляют светящимися чернилами в нападающих на них. Рыбы-топорики делают себя невидимыми, производя свет в своих брюшинах, имитируя нисходящий солнечный свет; хищники смотрят на них и видят лишь непрерывное свечение.
Некоторые виды морских организмов в ходе эволюции научились жить в морских глубинах.
Ученые индексировали тысячи биолюминесцентных организмов по всему древу жизни и ожидают добавить еще больше. Однако они давно задаются вопросом, как вообще появилась биолюминесценция. Теперь, как показывают недавно опубликованные исследования, ученые добились значительного прогресса в понимании истоков биолюминесценции — как эволюционно, так и химически. Новое понимание может однажды позволить использовать биолюминесценцию в биологических и медицинских исследованиях.
Одна из застарелых задач заключается в том, чтобы определить, сколько раз возникала отдельная биолюминесценция. Сколько видов приходили к ней независимо друг от друга?
Что такое биолюминесценция?
Хотя некоторые из наиболее известных примеров света у живых организмов вполне земные — вспомните светлячков, например, — основная часть эволюционных событий, связанных с биолюминесценцией, имела место в океане.
Биолюминесценция фактически и очевидно отсутствует у всех наземных позвоночных и цветущих растений.
В глубинах океана свет дает организмам уникальный способ привлекать добычу, общаться и защищаться, — говорит Мэтью Дэвис, биолог из Государственного университета Сен-Клу в штате Миннесота.
В исследовании, опубликованном в июне, он и его коллеги обнаружили, что рыбы, которые используют свет для связи и сигнализации ухаживания, были особенно распространены. За период около 150 миллионов лет — недолго по эволюционным меркам — такие рыбы широко распространились в больше видов, чем другие рыбы. Биолюминесцентные виды, которые использовали свой свет исключительно для маскировки, с другой стороны, были не так разнообразны.
Брачные сигналы можно менять относительно легко. Эти изменения, в свою очередь, могут создавать подгруппы в популяции, которые в конечном итоге расщепляются на уникальные виды. В июне Тодд Окли, эволюционный биолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и один из его студентов Эмили Эллис опубликовали исследование, в котором показали, что организмы, использующие биолюминесценцию в качестве брачных сигналов, имели гораздо больше видов и большую скорость накопления видов, чем близкие их родственники, не использующие свет. Окли и Эллис изучили десять групп организмов, включая светлячков, осьминогов, акул и крошечных членистоногих остракод.
Исследование Дэвиса и его коллег было ограничено лучеперыми рыбами, в группу которых входит примерно 95% видов рыб.
Дэвис подсчитал, что даже в одной этой группе биолюминесценция развивалась по крайней мере 27 раз. Стивен Хаддок, морской биолог из Monterey Bay Aquarium Research Institute и эксперт в области биолюминесценции, оценил, что среди всех форм жизни биолюминесценция независимо появлялась по меньшей мере 50 раз.
Почему рыбы светятся?
Почти у всех светящихся организмов биолюминесценция требует три ингредиента: кислород, светоизлучающий пигмент люциферин (от латинского слова lucifer, означающего «несущий свет») и фермент люциферазы. Когда люциферин взаимодействует с кислородом — при помощи люциферазы — он образует возбужденные, нестабильный компонент, который излучает сет, возвращаясь в более низкоэнергетическое состояние.
Любопытно, но люциферинов намного меньше, чем люциферазы. Хотя у видов, как правило, есть уникальная люцифераза, очень многие имеют один и тот же люциферин. За производство большей части света в океане несут ответственность всего четыре люциферина. Из почти 20 групп биолюминесцентных организмов в мире в девяти из них свет излучает люциферин под названием коэлентеразин.
Однако было бы ошибкой считать, что все коэлентеразинсодержащие организмы произошло от одного светящегося предка. Если бы это было так, то зачем бы им развивать такой широкий спектр люциферазы? Предположительно, должна была выжить и размножиться первая пара люциферина-люциферазы.
Вероятно также и то, что многие из этих видов не производят коэлентеразин самостоятельно. Вместо этого они получают его из своего рациона, — говорит Юичи Оба, профессор биологии в Университете Тюбу в Японии.
В 2009 году группа под руководством Обы обнаружила, что глубоководный рачок (копеподы) — крошечное, распространенное ракообразное — делает свой коэлентеразин. Эти рачки являются чрезвычайно обильным источником пищи для широкого спектра морских животных — настолько обильным, что в Японии их называют «рисом в океане». Он думает, что эти рачки являются ключом к пониманию того, почему так много морских организмов биолюминесцентны.
Оба и его коллеги взяли аминокислоты, которые предположительно являются строительными блоками коэлентеразина, пометили их молекулярным маркером и загрузили в пищу копепод. Затем скормили эту пищу рачкам в лаборатории.
Через 24 часа ученые экстрагировали коэлентеразин из рачков и рассмотрели маркеры, которые добавились. Очевидно, они были везде — что стало окончательным доказательством того, что ракообразные синтезировали молекулы люциферина из аминокислот.
Даже медузы, в которых впервые обнаружили коэлентеразин (и в честь которых назвали), не производят собственный коэлентеразин. Они получают свой люциферин, поедая рачков и других мелких ракообразных.
Зачем рыбы излучают свет?
Ученые нашли другую подсказку, которая могла бы помочь объяснить популярность коэлентеразина среди глубоководных животных: эта молекула также есть у организмов, которые не излучают свет. Это поразило Жана-Франсуа Риза, биолога из Католического университета Левена в Бельгии, показалось ему странным. И без того удивительно, что «так много животных полагаются на одну и ту же молекулу в производстве света», говорит он. Возможно, коэлентеразин имеет и другие функции, помимо люминесценции?
В экспериментах с клетками печени крыс Риз показал, что коэлентеразин является мощным антиоксидантом. Его гипотеза: возможно, коэлентеразин сначала распространился среди морских организмов, живущих в поверхностных водах. Там антиоксидант мог обеспечивать необходимую защиту от оксидативного влияния вредоносных солнечных лучей.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на нас в Google Новостях и Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Когда эти организмы начали колонизировать более глубокие океанические воды, где необходимость в антиоксидантах ниже, пригодилась и способность коэлентеразина испускать свет, предположил Риз. Со временем организмы выработали разные стратегии — вроде люциферазы и специализированных органов света — чтобы усилить это качество.
Тем не менее ученые не выяснили, как другие организмы, не только копеподы Обы, делают коэлентеразин. Гены, которые кодируют коэлентеразин, тоже совершенно неизвестны.
Взять, к примеру, гребневик. Эти древние морские существа — некоторые считают их первой ветвью животного древа — давно подозреваются в производстве коэлентеразина. Но никто не смог подтвердить это, не говоря уж о том, чтобы определить конкретные генетические инструкции за работой.
В прошлом году, впрочем, сообщали, что группа исследователей во главе с Фрэнсисом и Хаддоком наткнулась на ген, который может быть вовлечен в синтез люциферина. Для этого они изучали транскриптомы гребневиков, которые представляют собой мгновенные снимки генов, которые животное экспрессирует в конкретно взятый момент. Они искали гены, закодированные для группы из трех аминокислот — тех же аминокислот, которые Оба скармливал своим копеподам.
Среди 22 видов биолюминесцентных гребневиков ученые обнаружили группу генов, соответствующую их критериям. Эти же самые гены отсутствовали у двух других нелюминесцентных видов гребневиков.
«Это очень сильное, но все же косвенное доказательство» того, что эти гены могут быть вовлечены в производство коэлентеразина, говорит Хаддок. По мере того, как методы работы с гребневиками в лаборатории будут становиться более продвинутыми, он считает, что его команда найдет ответы при помощи генно-манипуляционных экспериментов.
Как возникла биолюминесценция
Генетический механизм биолюминесценции имеет применения за пределами эволюционной биологии.
Если ученые смогут изолировать гены для пар люциферина и люциферазы, они потенциально смогут заставлять организмы и клетки светиться, по тем или иным причинам.
В 1986 году ученые из Университета Калифорнии в Сан-Диего модифицировали и включили ген люциферазы светлячка в растения табака. Исследование было опубликовано в журнале Science с изображением одного из этих растений, устрашающе светившихся на темном фоне.
Это растение не производит свет само по себе — оно содержит люциферазу. Но чтобы этот табак светился, его нужно поливать раствором, содержащим люциферин.
Тридцать лет спустя ученые до сих пор не смогли при помощи генной инженерии создать самосветящиеся организмы, поскольку не знают пути биосинтеза для большинства люциферинов. (Единственное исключение нашли у бактерий: ученые смогли определить гены свечения, которые кодируют бактериальную систему люциферин-люциферазы, но эти гены нужно модифицировать, чтобы они были полезны для любого небактериального организма).
Одно из самых больших потенциальных применений люциферина и люциферазы в клеточной биологии — включить их как лампочки в клетки и ткани. Такого рода технология была бы полезна для отслеживания местоположения клетки, экспрессии гена, производства белка, — говорит Дженнифер Прешер, профессор химии в Университете Калифорнии в Ирвине.
Использование молекул биолюминесценции будет так же полезно, как и использование флуоресцентного белка, при помощи которого уже наблюдают развитие ВИЧ-инфекций, визуализации опухолей и отслеживания повреждения нервных клеток при болезни Альцгеймера.
В настоящее время ученые, использующие люциферин для экспериментов с визуализацией, должны создавать синтетическую его версию или покупать по 50 долларов за миллиграмм. Вводить люциферин извне в клетку тоже сложновато — это не было бы проблемой, если бы клетка могла делать собственный люциферин.
Исследования продолжаются и постепенно определяют эволюционные и химические процессы на то, как организмы производят свет. Но большая часть биолюминесцентного мира по-прежнему остается в темноте.
Источник: hi-news.ru
Глофиш (GloFish) – фантастическое свечение
Аквариумные рыбки – довольно популярные объекты генетических исследований. Они имеют маленькие размеры, быстро размножаются и имеют крупный эмбрион, с которым можно легко проводить разнообразные манипуляции. О том, как результат научных изысканий привел к появлению новой группы декоративных рыбок, пойдет речь в нашей статье.
Общие сведения
GloFish (глофиш) — запатентованное коммерческое название генетически модифицированных аквариумных рыбок. Оно состоит из двух английский слов – «glow» (светиться) и «fish» (рыба), то есть дословно «светящаяся рыба», что отражает основное свойство этих удивительных созданий. В синем свете или в ультрафиолетовых лучах рыбки глофиш начинаются флуоресцировать и «вспыхивают», как яркие огоньки. Это стало возможным благодаря внедрению в ДНК рыбок генов морских кишечнополостных (кораллов и медуз), отвечающих за синтез флуоресцентных белков.
Рыбки глофиш появляются и развиваются естественным путем от родителей с флуоресцентным геном, то есть он передается по наследству. Рыбок не окрашивают искусственно и не делают инъекций краски! Они не являются стерильными, при создании необходимых условий без труда размножаются с появлением нового яркого потомства.
Рыбки глофиш – пресноводные тропические виды, условия содержания которых не отличаются от таковых для их природных родственников. Подходящий объем аквариума, необходимое оборудование, установившийся биологический баланс и регулярное обслуживание станут залогом долгой и здоровой жизни ваших питомцев глофиш. Они прекрасно подходят для содержания в общих аквариумах.
Стоит отметить, что флуоресценция – довольно распространенное явление у природных видов рыб. Исследование Американского музея естественной истории выявило в дикой природе более 180 видов рыб из 50 семейств, которые в синем свете начинают флуоресцировать. Помимо этого, подобное явление широко представлено у многих кораллов, некоторых насекомых, пауков и даже у цветковых растений. То есть биологическое свечение – это лишь способность клеток живых организмов «накапливать» свет, а потом отдавать его, что абсолютно безопасно и никак не связано, например, с радиацией.
Таким образом, кроме яркой, необычной окраски, рыбки совершенно ничем не отличаются от природных, но позволяют создавать фантастические дизайны аквариумов, который придутся по душе как любителям, так и профессионалам.
Как было отмечено выше, в дневное время суток рыбки глофиш поглощают свет, а потом повторно его излучают. Поэтому днем рыбок лучше всего содержать под светильником с лампой синего спектра – именно он придает им потрясающий вид, особенно если в помещении, где находится аквариум, будет приглушенное освещение. Тем не менее, обычные аквариумные лампы с белым светом также подойдут, глофиш все равно смогут «накапливать» свет.
В вечернее время наиболее оптимальным будет использование только синих ламп (у многих современных светильников есть подобная функция ночного освещения). Поселив в аквариуме разные виды рыбок глофиш и применив подходящее освещение, а также специально разработанные декорации, можно создавать поистине завораживающие пейзажи, ничуть не уступающие по красоте даже морским аквариумам.
Внешний вид
Рыбки глофиш по форме тела совершенно не отличаются от естественных видов. На данный момент можно встретить следующих рыбок: данио, барбусов, тернеций, лабео, скалярий, чернополосых цихлазом, а также популярную в Японии рыбку медаку.
Но если форма тела остается незатронутой, то окрас рыбок глофиш поражает любое воображение. Насыщенные, яркие цвета, которые при правильном подборе освещения в прямом смысле слова светятся. Даже коммерческие названия цветов очень необычны: «Апельсиновый лучик», «Электрическая зелень», «Космическая синь» и др.
История появления
Интересным фактом в истории возникновения рыб глофиш является то, что они изначально создавались не для любителей аквариумистики, а для решения конкретных научно-практических задач.
В 1999 году перед группой ученых Национального университета Сингапура во главе с доктором Чжиюань Гун была поставлена задача получения рыбки-индикатора: она должна была изменять окрас при наличии в воде токсических соединений. Специалисты генетики использовали для этой цели зеленый ген медузы Aequorea victoria, который внедрили в ДНК рыбки данио рерио. Мальки, появившиеся в результате данной манипуляции, стали светиться флуоресцентным светом. Открытие было запатентовано, а исследования продолжилось.
На одной из научных конференций ученые продемонстрировали аудитории фотографии светящихся рыбок, которыми очень заинтересовался представитель одной компании, занимающейся продажей аквариумных рыбок. После чего был сделан заказ на создание рыбок с еще одним вариантом окраски. Для этого в ДНК данио внедрили ген коралла из рода Discosoma, так рыбки получили красноватую окраску. Если же рыбка глофиш получает гены медузы и коралла одновременно, то ее свечение становится желтым.
Дальнейшие эксперименты привели к созданию рыбок глофиш фиолетового и синего цветов. Для подобных экспериментов использовались различные сочетания генов медуз и морских кораллов.
Виды глофиш
Данио глофиш
Данио рерио (Danio rerio) стали первыми рыбками, которым внедрили гены, ответственные за синтез флуоресцентных белков. Рыбки-зебры, в ДНК которых был встроен ген медузы GFP, имеют зеленый цвет, а если ген коралла RFP, то цвет рыбки становится красным. При совместном использовании обоих генов рыбки глофиш становятся желтыми. В ультрафиолетовом свете, благодаря наличию этих специфических чужеродных белков, данио ярко светятся.
В данный момент в продаже можно встретить рыбок глофиш следующих цветов: «Electric Green» (зеленые), «Sunburst Orange» (оранжевые), «Cosmic Blue» (голубые) и «Galactic Purple» (пурпурные).
Тернеция глофиш
Следующим трансгенным видом глофиш стала тернеция (Gymnocorymbus ternetzi). Эти рыбки очень популярны, мало агрессивны, прекрасно подходят для начинающих аквариумистов. Отличий во внешнем строении и содержании от обычных рыбок у глофиш нет.
В 2013 году появились тернеции оранжевого и розового («Moonrise Pink») окраса, а в 2014 к ним добавились красный и синий окрасы. Созданы также формы с вуалевыми плавниками.
Барбус глофиш
После тернеций глофиш выбор пал на подвижных стайных рыбок – суматранских барбусов. Они отличаются крупным размером и очень эффектно смотрятся в аквариуме. Вначале была получена зеленая форма, затем – красная. Уход за рыбками глофиш абсолютно не отличается от содержания обычных барбусов.
Лабео глофиш
Генетически модифицированный лабео глофиш представлен в двух цветах: пурпурном и оранжевом. Трудно сказать, почему выбор пал именно на эту рыбку, ведь она не отличается исключительным миролюбием, является территориальной и не очень подходит начинающим аквариумистам. Но, тем не менее, лабео глофиш получился очень интересным, этот вид также отличается красными глазами, как у альбиносов.
Источник: blog.tetra.net