Могут ли звери светиться в темноте?

Некоторые насекомые могут светиться в темноте, как и некоторые грибы, кораллы и рыбы. А могут ли существовать светящиеся звери, то есть млекопитающие? О тонкостях живого свечения N + 1 рассказывает совместно с проектом Яндекс.Кью.

Светящиеся живые организмы широко распространены в природе, но свечение свечению рознь — некоторые могут светиться самостоятельно, как своего рода живые фонарики, а некоторые только переизлучают в видимом диапазоне свет с другой длиной волны, например, ультрафиолет.

Первый механизм называют биолюминесценцией, для него не нужен внешний источник света. В полной темноте могут светить, например, черви, насекомые и грибы. Биолюминесценция позволяет испускать видимый свет за счет окисления субстрата (люциферина) специальным ферментом люциферазой. Светящихся растений в природе не существует, но в 2019 году российские ученые создали генно-модифицированный табак, способный светиться в темноте. Для этого они вставили в геном растений недостающие для биолюминесценции гены, взятые у грибов — два фермента биосинтеза грибного люциферина (гиспидина) из кофейной кислоты, ген люциферазы и дополнительный фермент для превращения окисленного люциферина обратно в кофейную кислоту.

Второй механизм свечения — биофлуоресценция, которая заключается в обратном излучении поглощенного света с измененной длиной волны. К биофлуоресценции способны, в основном, морские организмы, самые изученные из них — это медузы и кораллы, флуоресценция обнаружена также у рыб, птиц, рептилий, земноводных. В 2020 году американские ученые впервые показали, что практически все известные амфибии флуоресцируют зеленым или желтым, если посветить на них синим светом.

Известно несколько механизмов флуоресценции. Светиться могут пигменты, минералы, а также белки, здесь известный пример — зеленый флуоресцентный белок медуз, GFP, который широко применяется в биологических исследованиях, за его открытие в 2008 году была вручена Нобелевская премия по химии.

Флуоресцирующих млекопитающих известно очень мало. До недавнего времени ученые знали, что шкура или кожа светятся в ультрафиолетовом свете только у многих опоссумовых — сумчатых, обитающих в Новом свете. Однако в 2019 году ученые выяснили, что американские летяги, которые относятся к семейству беличьих (Sciuridae) и обитают в Северной Америке, испускают розовое флуоресцентное свечение в ультрафиолетовом свете.

Ученые полагают, что летяги сами вырабатывают флуоресцентные вещества, а не берут их извне (например, поедая флуоресцентных пиявок). Слишком уж велик ареал их обитания (практически весь континент) и отсутствует зависимость от других факторов. Предположительно, флуоресценция может выполнять сигнальные функции (например, животные сообщают друг другу о своем присутствии, планируя между деревьями).

Но ученые научились получать светящихся млекопитающих искусственно. В 1998 году исследователи вывели трансгенных мышей, которые вырабатывали белок GFP и светились зеленым светом в ультрафиолете.  А в 2007 году группа южнокорейских ученых под руководством Кон Иль Кына (Kong Il-keun) смогла получить клонированного кота, у которого был добавлен ген, отвечающий за синтез красного флуоресцентного белка. При облучении ультрафиолетом кот светился красным светом.