Как светится планктон

Учёным удалось окончательно раскрыть загадку свечения динофлагеллят — морских простейших, составляющих значительную часть пелагического планктона. Некоторые группы этих одноклеточных, такие как ночесветки, обладают способностью к биолюминесценции. Собираясь вместе, они могут быть замечены даже из космоса: огромная океаническая поверхность испускает голубоватый свет.

О биолюминесценции этих простейших было известно вполне достаточно, но общая картина не складывалась. Да, они могут начать светиться в ответ на механические или химические раздражители; да, за свечение у них отвечает фермент люцифераза, заключённая в специальные мембранные ёмкости — сцинтиллоны. Но как именно клетка включает свою люциферазу, выяснилось только сейчас, после генетического анализа одного из светящихся динофлагеллят.

Учёные знали, что искать: ещё 40 лет назад было сделано предположение, что эти простейшие обладают потенциалзависимым протонным каналом. Так называют мембранный белковый комплекс, который в ответ на электрический импульс (изменение потенциала) пропускает протоны — ионы водорода — с одной стороны мембраны на другую. Такие потенциалзависимые каналы есть у человека, мышей и примитивных морских хордовых асцидий. И вот гены, необходимые для синтеза белков такого канала, были обнаружены и у динофлагеллят.

По мнению учёных, биолюминесцентный аппарат этих простейших работает так. При движении в толще воды механические силы вызывают электроимпульс, который устремляется внутрь клетки, к специальной вакуоли. Эта вакуоль, полый мембранный пузырёк, наполнена протонами. С ней соединены сцинтоллоны — мембранные пузырьки со «светящимся» ферментом люциферазой. Когда к вакуоли приходит электрический импульс, между ней и сцинтиллоном открываются протонные ворота. Ионы водорода перетекают в сцинтиллон и закисляют среду в нём, что делает возможным протекание биолюминесцентной реакции.

Лучше всего свечение этих простейших можно наблюдать в период размножения: число одноклеточных становится таким, что морская вода напоминает молоко — правда, уж слишком ярко-голубого цвета. Впрочем, любоваться динофлагеллятами следует с осторожностью: многие из них вырабатывают опасные для человека и животных токсины, поэтому, когда их становится слишком много, получать эстетическое удовольствие от светящегося прилива будет безопаснее на берегу.

Впервые опубликовано на портале

www.computerra.ru (science.compulenta.ru)

Изображения светящегося планктона (на острове Ваадху, Мальдивы) :

(с сайта http://abunda.ru/96907-svetyashhijsya-plankton-na-plyazhe-ostrosvetyashhijsya-plankton-na-plyazhe-ostrova-vaadxu-6-foto.html):