» » Флуоресцирующий скорпион

Флуоресцирующий скорпион


Флуоресцирующий скорпион

Флуоресцирующий скорпион

На фото — скорпион в марокканской пустыне демонстрирует свои способности к флуоресценции в свете ультрафиолетового фонаря (вокруг скорпиона синим светятся вездесущие кусочки пластика).

Флуоресценция — разновидность люминесценции (нетеплового свечения) — происходит в ответ на внешнее облучение и прекращается вместе с ним. Когда на скорпиона светили ультрафиолетом с длиной волны в диапазоне 350–400 нм, он переизлучал сине-зеленый свет с длиной волны 450–500 нм. Это соответствует правилу Стокса-Ломмеля: длина испускаемой волны света больше, чем длина волны, вынуждающей флуоресценцию (то есть спектр флуоресценции сдвинут относительно спектра поглощения в сторону длинных волн).

Флуоресценция свойственна разным животным: некоторым насекомым, паукам, рыбам, даже черепахам, однако в подавляющем большинстве случаев механизмы ее возникновения остаются неизвестными. Со скорпионами ситуация несколько лучше. Впервые свечение скорпионов было описано в 1954 году и тогда же установили, что источником эффекта является кутикула. Флуоресцируют в ультрафиолете почти все виды скорпионов, которых проверяли на эту способность.


Флуоресцирующий скорпион

Схема строения кутикулы членистоногих. Тормогенная и трихогенная клетки связаны с сенсиллами — чувствительными волосками. Рисунок из статьи B. K. Filshie, 1980. Insect cuticle through the electron microscope — distinguishing fact from artifact


Кутикула скорпиона, как и других членистоногих, состоит из нескольких слоев: эпикутикулы — самого внешнего и тонкого воскоподобного слоя, защищающего от высыхания, экзокутикулы — твердого пигментированного слоя и эндокутикулы — внутреннего, самого толстого слоя. За флуоресценцию отвечает экзокутикула, поэтому переживший линьку (см. Ecdysis) скорпион несколько дней не флуоресцирует: во время линьки сбрасывается эпикутикула и экзокутикула. Не способны к флуоресценции и новорожденные скорпионы с еще не затвердевшей кутикулой.


Флуоресцирующий скорпион

Флуоресцирующий скорпион

Самка скорпиона с детьми на спине, подсвеченная ультрафиолетовым фонариком и красным светодиодом. Взрослый скорпион флуоресцирует в ультрафиолете, а молодые — нет: кутикула еще слишком мягка. Фото © Nicky Bay с сайта flickr.com


У экзокутикулы скорпионов только два слоя: внутренняя экзокутикула и гиалиновая (см. также Hyalin) экзокутикула, состоящая преимущественно из мукополисахаридов и липопротеинов. Этот слой уникален и не встречается у других членистоногих. Именно в гиалиновой экзокутикуле обнаружены флуорофоры — соединения, ответственные за флуоресценцию: они поглощают волны одной длины волны и переизлучают волны с большей длиной волны. Это 4-метил-7-гидроксикумарин (производное кумарина) и бета-карболин (производное аминокислоты триптофана; см. Индольные алкалоиды). Интересно, что кумарин — это вещество, встречающееся у растений, а также у некоторых грибов и бактерий, у переднежаберных брюхоногих моллюсков, в пахучих железах бобров (внезапно), ну и у скорпионов.

Бета-карболин был обнаружен у скорпионов в конце 1990-х годов. Исследуя заспиртованные препараты скорпионов, хранившиеся в научных коллекциях, ученые заметили, что спектры флуоресцирующего спирта и флуорофора бета-карболина полностью идентичны, что указывало на наличие бета-карболина в кутикуле скорпиона. Однако пики переизлучаемого света у спиртового раствора и у отдельного скорпиона или экзувия (сброшенной при линьке кутикулы) оказались различны. В 2001 году в гиалиновой экзокутикуле нашли второй флуорофор — 4-метил-7-гидроксикумарин. Совместный спектр двух флуорофоров давал пик, совпадающий с пиком спектра излучения скорпиона.

Итак, природа флуоресценции скорпионов раскрыта. Но зачем же нужна скорпионам такая специфическая способность? Ведь скорпионы ведут ночной образ жизни, и свечение в лунные ночи наверняка делает их заметными для добычи и хищников (например, сов и грызунов). У ученых нет однозначного ответа, но есть целый ряд гипотез.


Флуоресцирующий скорпион

Австралийский скорпион при естественном освещении (слева) и в свете ультрафиолетового фонарика. Фото с сайта abc.net.au


Самая простая версия — у флуоресценции нет никаких поведенческих функций, а флуорофоры — это просто побочные продукты метаболизма. Весьма заманчивая версия. А может быть, скорпионы приманивают добычу на свет, подобно глубоководным рыбам? Вряд ли. Насекомые — их главная добыча — избегают светящихся скорпионов. Тогда, может, флуоресценция имеет значение для спаривания? Тоже нет — статистически значимых различий в спектрах между полами не выявлено.

Есть еще гипотеза, что флуоресценция может использоваться для поиска убежища. В эксперименте скорпионы с «завязанными» глазами реагировали на ультрафиолет, двигаясь из света в тень. Кроме того, скорпионы, которые светились слабее, медленнее находили убежища, чем светящиеся сильнее. Глаза скорпионов более чувствительны к зеленому свету (с длиной волны около 500 нм), чем к ультрафиолету, поэтому теоретически, собственное зеленоватое свечение может быстрее давать понять скорпиону, что нужно оставаться в укрытии, чем восприятие непосредственно ультрафиолета глазами. Способность воспринимать ультрафиолет всем телом позволяет быстро понимать в лунные ночи, что стоит остаться в укрытии, чтобы не быть заметными для хищников и жертв.

Так что зачем нужна флуоресценция скорпионам, ясно не до конца. Но для исследователей это их свойство несомненно полезно: оно помогает находить скорпионов, чтобы изучать экологию и биологию этих ночных животных.

Фото © Эдуард Галоян, Марокко, 2019 год. Вокруг скорпиона синим светятся вездесущие кусочки пластика.

Василий Деревянко

01 сентябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Почему глаза животных светятся в темноте, а глаза человека выглядят красными на фото

Когда мы замечаем на фотографиях или в фильмах о природе глаза животных в свете фар, мы видим, что глаза эти ярко сверкают, отражая свет.

Невидимая Вселенная: астрономы раскрывают тайны космоса в инфракрасном свете

Давайте на минутку почувствуем себя волшебниками и научимся видеть невидимые вещи. Волшебная палочка не понадобится - нам поможет наука. В этот раз мы заглянем в инфракрасное “окно” и увидим нашу

10 фактов о цунами

1. Слово «цунами» пришло из японского языка. Оно переводится как «волна в бухте». Раньше цунами называли «волнами прилива и отлива», однако сейчас этот термин не употребляется, поскольку цунами не

Почему глаза животных светятся в темноте

Когда мы замечаем на фотографиях или в фильмах о природе глаза животных в свете фар, мы видим, что глаза эти ярко сверкают, отражая свет. А человеческие глаза на фотографиях, бывает, отблёскивают
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Как выглядит заброшенный город будущегоКак алкоголь вредит печени?Достоинства ИБП марки Apc5 крупных палеонтологических открытий 2019 годаНайден способ восстановить зубную эмальВ Швейцарии изобрели похожего на насекомое роботаКто позволил японцам ловить рыбу и крабов в водах РоссииОдиннадцать НЛО летали вокруг Солнца