РедакцияБиолюминесценция моря: где наблюдать светящиеся волны, как планктон помог получить Нобелевку и что нужно знать яхтсменам.
Источник изображения: discoveny.com
Представьте: темная ночь в открытом море, и вдруг каждый всплеск волны у борта яхты вспыхивает призрачным сине-зеленым светом. След за кормой превращается в сияющую дорогу, а прикосновение весла к воде рождает каскад искр. Это не магия и не фантастика — это биолюминесценция, одно из самых завораживающих явлений природы, с которым сталкиваются яхтсмены в разных уголках планеты.
Моряки наблюдали свечение океанских вод на протяжении столетий. Плиний Старший в своей «Естественной истории» упоминал это загадочное явление, ученые выдвигали самые разные гипотезы — от фосфора в воде до предположения, что океан ночью отдает Солнцу накопленную энергию.
Настоящий прорыв произошел в 1668 году, когда английский физик Роберт Бойль обнаружил: свечение гнилушек исчезает, если удалить воздух. Это был первый шаг к пониманию, что для света нужен кислород. Оставалось выяснить главное — кто или что создает это свечение в морской воде.
Ответ нашелся в 1753 году, когда натуралист Генри Бейкер обнаружил через лупу «крошечных животных, которые вызывают свечение морской воды» — одноклеточные организмы ночесветки, ставшие ключом к разгадке тайны.
В основе биолюминесценции лежит удивительная химическая реакция. В 1887 году французский ученый Рафаэль Дюбуа открыл механизм: для свечения нужны два компонента — люциферин и люцифераза. Люциферин окисляется кислородом под действием фермента люциферазы, и молекула «сбрасывает» избыток энергии в виде света. Ключевое отличие от обычных ламп — вся энергия превращается именно в свет, а не в тепло. КПД у светлячков достигает 90%, в то время как у лампы накаливания — всего 10%. Недаром это явление называют «холодным свечением».
Проще говоря: представьте два вещества внутри живого организма. Одно — это топливо (люциферин), второе — зажигалка (люцифераза). Когда они встречаются с кислородом, происходит что-то вроде горения, но без огня и жара. Вместо этого выделяется чистый свет — как будто внутри клетки включается крошечная лампочка. И работает эта «лампочка» в девять раз эффективнее обычной: почти вся энергия идет на свет, а не теряется впустую в виде тепла. Вот почему светящийся планктон не нагревает воду, а светлячок не обжигает ладонь.
Примечательно, что люциферины и люциферазы у различных видов организмов совершенно разные. Эдмунд Ньютон Харви в 1920 году показал: люциферин моллюсков не светится под действием люциферазы ракообразных, и наоборот. У каждой группы организмов — своя уникальная химическая система.
Способность к биолюминесценции встречается в океане гораздо чаще, чем на суше. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США, примерно четыре из пяти животных на глубине 200-1000 метров светятся.
Удивительный факт: способность светиться развивалась независимо более 40-50 раз в ходе эволюции. Если природа так настойчиво «изобретала» это свойство снова и снова, значит, оно действительно важно для выживания.
В темных глубинах, куда не доходит солнечный свет, биолюминесценция становится единственным источником света. Там обитают глубоководные удильщики с «фонариком» на голове для приманки добычи, морские звезды, использующие вспышки для поиска партнера, рыбы-фонарики, общающиеся световым кодом Морзе.
В прибрежных водах главными виновниками свечения становятся микроскопические динофлагелляты — одноклеточные размером от 0,2 до 2 миллиметров. Самая известная среди них — ночесветка (Noctiluca scintillans), прозрачный шарик с коротким жгутиком, похожий на микроскопическое яблочко. При механическом воздействии — прикосновении, проплывающей рыбе, движении весла — ночесветка отвечает вспышкой света. Это защитный механизм: свечение привлекает более крупного хищника, который может напугать или съесть того, кто потревожил ночесветку.
В каждом море складывается своя экосистема светящихся организмов. В Черном море свечение создают 36 видов водорослей, три вида гребневиков (Pleurobrachia pileus, Mnemiopsis leidyi, Beroe ovata), несколько видов рачков-копепод, и, конечно, бактерии двух родов. В более теплых водах картина иная: в 1985 году ученые, взявшие пробы воды в Аравийском море во время свечения, определили виновника — бактерию Vibrio harveyi.
Для яхтсмена, планирующего увидеть это природное чудо, важно знать лучшие места и время наблюдения.
Мальдивы: мировая столица биолюминесценции
Остров Ваадху в атолле Раа заслужил статус самого известного места для наблюдения за биолюминесценцией. Местные жители дивехи называют это явление Redhan lun и часто упоминают в фольклоре. Хотя ярко выраженного сезона не существует — свечение можно наблюдать круглогодично — пик приходится на период с января по февраль, когда планктон активно размножается. Также отличные условия складываются с июля по февраль, особенно во время новолуния, когда темнота неба помогает микроорганизмам светиться максимально ярко.
Кроме Ваадху, эффект биолюминесценции наблюдается на других островах архипелага. Главное правило: выбирать места подальше от искусственного освещения — любой посторонний свет смазывает контраст.
Пуэрто-Рико: рекорд Гиннесса
Залив Москито (Mosquito Bay) на острове Вьекес попал в Книгу рекордов Гиннесса неслучайно: на каждый литр воды там приходится около 175 тысяч микроорганизмов. Световое шоу под ночным небом можно наблюдать как с берега, так и с лодки. Местные жители сравнивают его по мощности с освещением знаменитой Таймс-сквер в Нью-Йорке.
Новая Зеландия: охота за «голубым золотом»
Новая Зеландия стала раем для фотографов биолюминесценции. 37-летний Мэтью Дэвисон из Окленда иногда остается на улице до рассвета, выслеживая свечение. Лучший сезон — с декабря по март (лето в южном полушарии), особенно ночи после штормов, когда вода с побережья содержит богатый питательными веществами материал, привлекающий микроорганизмы.
У Дэвисона выработался целый метод: сначала он изучает спутниковые снимки, чтобы определить цветение водорослей на побережье, затем анализирует направление ветра и характер приливов, чтобы предсказать, где может светиться вода.
Черное море: родные берега
Каждое лето на побережье Черного моря можно наблюдать свечение прибоя или кильватерный след проходящего катера. В толще воды видны искрящиеся полосы, которые оставляют проплывающие рыбы. Наиболее яркое свечение наблюдается в конце лета — начале осени. Существует старая крымская легенда о том, как свечение волн, вспененных веслами кораблей, лишило греческий флот возможности подойти незамеченным к берегам Тавриды — ноктилюка спасла тавров от внезапного нападения.
Другие точки на карте
Биолюминесценцию можно наблюдать в водах около островов Пхи-Пхи в Таиланде (ноябрь-май), в заливе Джервис и на Тасмании в Австралии, на побережье Лейкадии и пляже Наварра-Бич в Калифорнии, на островах Лакшадвип в Индии, а также у побережья Тайваня, где местные называют свечение «синими слезами».
Масштабы явления поражают: в 2005 году спутниковые снимки зафиксировали свечение в Аравийском море площадью примерно 15 400 квадратных километров, которое наблюдалось три ночи подряд.
У биолюминесценции богатая военная история. Во время Первой мировой войны британский корабль потопил немецкую подводную лодку у побережья Испании, обнаружив ее по «светящемуся нимбу», который создавал планктон, потревоженный движением субмарины. Биолюминесценция демаскировала подводные лодки, выдавая их местоположение противнику.
Японцы во Вторую мировую войну нашли светящимся организмам мирное применение: высушенные рачки Cypridina hilgendorfii использовались как природный люминофор — при смачивании они снова начинали светиться, что позволяло читать карты в полной темноте без демаскирующих фонарей.
До изобретения радиолокации биолюминесценция могла спасти судно, указав штурману близость береговой линии, мелей или рифов. Рыбаки очень часто обнаруживали скопление рыбы при ночной ловле по свечению в глубине — ведь потревоженный рыбой планктон начинал светиться.
История научного применения биолюминесценции началась в 1960-1961 годах, когда японский ученый Осаму Симомура выделил из медузы Aequorea victoria два белка. Один давал синее свечение, второй — зеленый флуоресцентный белок (GFP). В природе они работают в паре, создавая характерное зеленое свечение медузы.
Прорыв произошел в 1990-х годах, когда ученые смогли встроить ген GFP в другие организмы — и те начинали светиться без каких-либо дополнительных условий. Это был революционный момент: GFP стал инструментом, который «сделал невидимое видимым».
Присоединяя ген GFP к другим генам, ученые получили возможность отслеживать перемещения белков, наблюдать за процессами в живых клетках в режиме реального времени. К 2002 году общее число работ с применением GFP превысило 9000. В 2008 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия по химии.
Сегодня флуоресцентные белки широко применяются в биомедицинских исследованиях. Эксперименты с раковыми опухолями, которые «подсветили» флуоресцентными маркерами, показали: можно визуально наблюдать развитие болезни. Это открывает путь к диагностике на самых ранних этапах.
GFP используется для изучения рака, нейродегенеративных заболеваний и генной терапии. Созданы даже целые светящиеся животные — например, свиньи с GFP в геноме. Это не цирковой трюк, а мощный исследовательский инструмент для изучения процессов в живых организмах без хирургического вмешательства.
Люциферазные системы работают в лабораториях как универсальные «лампочки-индикаторы»: когда нужный процесс идет в клетке — они загораются, когда останавливается — гаснут. Это помогает ученым тестировать новые лекарства, проверять жизнеспособность клеток и отслеживать состояние экосистем.
Ученые обнаружили, что биолюминесценция — отличный индикатор состояния морских экосистем. Когда с морской средой что-то не так, меняется и характер свечения планктона. Это работает как экологический «градусник», показывающий здоровье океана.
Более того, биолюминесцентные экосистемы демонстрируют удивительную устойчивость. Знаменитый залив Москито в Пуэрто-Рико с рекордной концентрацией светящихся организмов полностью восстановился после разрушительного урагана «Мария» в 2017 году. Сегодня он продолжает привлекать исследователей и туристов со всего мира — живое доказательство способности природы к восстановлению.
Если вы хотите увидеть биолюминесценцию во время круиза, примите во внимание несколько рекомендаций. Выбирайте даты новолуния, когда небо максимально темное. Отходите подальше от береговой линии с ее искусственным освещением. На многих тропических островах предлагают специальные ночные туры для наблюдения за свечением — это отличная возможность увидеть явление в лучших условиях.
Помните: биолюминесценция непредсказуема. Даже в известных местах нет гарантии, что вы увидите свечение в конкретную ночь. Но часть приключения и состоит в этой неопределенности. Как говорит новозеландский фотограф Мэтью Дэвисон: «Когда вы его найдете, когда попадаете в голубое золото, это такое приятное ощущение!»
Свечение, которое когда-то демаскировало подводные лодки и спасало корабли от рифов, сегодня помогает ученым бороться с болезнями и понимать тайны живой клетки. А для яхтсменов оно остается одним из самых запоминающихся впечатлений от встречи с морем — когда темная вода вдруг вспыхивает холодным голубым огнем, напоминая о том, что океан полон чудес.
Поддержать
материал
Поддержите этот материал и разместите здесь
информацию о вас или вашем проекте
