Флуоресценція виявилася спільною властивістю амфібій

Двоє вчених з Америки вперше показали, що практично всі відомі амфібії флуоресціюють зеленим або жовтим, якщо посвітити на них синім світлом. Ймовірно, ця властивість з'явилася вже на ранніх етапах еволюції земноводних. Поки незрозуміло, як саме амфібії світяться і навіщо. Стаття опублікована в журналі.

Біологічна флуоресценція - явище, при якому тканини живого організму поглинають світло певної довжини хвилі, а потім випромінюють його на більшій довжині хвилі, яка відповідає меншій енергії. Цей процес помічений і вивчений у багатьох рослин і тварин, у тому числі у водоростей, медуз, членистоногих і риб.

Порівняно мало відомо про флуоресценцію наземних хребетних, а виявлені випадки відносяться в основному до світіння під ультрафіолетом: його спостерігали у деяких хамелеонів, папуг, пінгвінів, гризунів і амфібій. Випускання світла у відповідь на промені видимого спектра досі виявили тільки у морських черепах.

Відомо кілька механізмів флуоресценції. Світитися можуть білки (відомий приклад - зелений флуоресцентний білок медуз, GFP, який широко застосовується в біологічних дослідженнях), пігменти, метаболіти або мінерали. Тим не менш, у більшості випадків точні причини флуоресценції залишаються невідомими. Не зовсім зрозуміло також і те, навіщо тваринам світитися. Деяким організмам флуоресценція допомагає спілкуватися, вибирати статевого партнера, ховатися і навіть краще бачити, а для когось це просто побічна властивість певних молекул.

Вчені Дженніфер Лемб (Jennifer Lamb) і Меттью Девіс (Matthew Davis) з Державного університету Сент-Клауда звернули увагу на нечисленні свідчення флуоресценції в амфібій і вирішили дослідити світіння в цьому таксоні більш ґрунтовно. Для цього вони вивчили представників 8 сімейств саламандр (з 10 відомих), п'яти сімейств жаб і одного сімейства хробак. Дослідники опромінювали тварин синім світлом (довжина хвилі 440-460 нанометрів) або ультрафіолетом (360-380 нанометрів) в темряві і реєстрували флуоресценцію за допомогою спектрометра.

Особини кожного виду вивчених амфібій на всіх стадіях життєвого циклу (навіть водні личинки) світилися зеленим або жовтим кольором. При поглинанні синіх променів світіння було більш яскравим, ніж під ультрафіолетом. Насиченість, колір і малюнок світіння суттєво відрізнялися у різних тварин. Деяке флуоресціювали повністю, у когось на тілі проявлявся складний малюнок. Більшість амфібій світилося зеленим, але зустрічалися жовті або навіть помаранчеві відтінки. Крім пігментів шкіри, у частини особин флуоресціювали кістки, сеча або слиз, що покриває їх. У двох видів особливо яскраво світилася область навколо клоаки.

Таксономічне порівняння досліджених видів показало, що флуоресценція не є властивістю окремої спорідненої гілки амфібій, і швидше за все з'явилася на ранніх етапах їх еволюції.

Залишаються загадкою причини свічення амфібій, чи залежить воно від пігментів їх шкіри, спеціальних білків або метаболітів. Невідомі також і точні функції флуоресценції, хоча автори роботи роблять кілька припущень. Можливо, світіння допомагає тваринам бачити один одного при слабкому освітленні (в сутінках) або відлякувати хижаків. Яскрава флуоресценція в області клоаки у деяких видів наводить на думку про те, що це може бути важливим аспектом при виборі статевого партнера.

Вченим ще належить знайти відповіді на багато питань, пов'язаних з біофлуоресценцією амфібій, і відкриття Лемб і Девіса відкриває широкі можливості для нових досліджень. Отримані знання можуть стати в нагоді при вивченні екології земноводних, а також в інших галузях науки, таких як біологія розвитку або медицина. Крім того, флуоресценція може допомогти спостерігати за амфібіями в природі або виявляти нові види, адже багатьох дрібних, добре ховаються і ведучих нічний спосіб життя тварин складно помітити.

Вперше флуоресценцію біля амфібій відкрили всього три роки тому, в 2017 році, біля жаби. А в 2019 році вчені описали новий механізм флуоресценції: у котячих акул в основі цього процесу лежать малі молекули з сімейства бром-кинуринінів.