Несовершенство клеток-волноводов оказалось «не багом, а фичей» кальмаров

Американские биологи обнаружили, что органы люминесценции глубоководных кальмаров складывают клетки, способные направлять свет в нужном направлении. При этом значительная доля излучения теряется, делая маскировку кальмаров еще эффективнее. О работе сообщает статья, опубликованная в Journal of the Royal Society Interface.
Крупные кальмары Galiteuthis phyllura обитают на больших глубинах, куда солнечный свет практически не проникает. Полупрозрачное тело делает их малозаметными для глубоководных хищников, обнаруживающих жертву по силуэту на фоне едва светящегося «неба». Однако даже у кальмаров глаза прозрачными быть не могут, иначе они не смогут воспринимать свет. Для маскировки глаз головоногие используют дополнительное средство — пару фотофоров. Эти органы биолюминесценции имитируют для хищников естественный рассеянный свет, проникающий сквозь воду.
Фотофоры сопряжены с глазами кальмара и постоянно направлены вниз, как бы ни было ориентировано его тело. Пока хищник наблюдает снизу, моллюск остается практически невидим для него. Однако с других направлений слабая люминесценция, наоборот, способна выдать присутствие кальмара. В новой работе профессора Пенсильванского университета Элисон Суини (Alison Sweeney) и ее коллег описан уникальный механизм, позволяющий животным компенсировать этот недостаток.
Изучив анатомию фотофор G. phyllura, ученые показали, что они сложены длинными (около 50 микрометров) плоскими клетками, загибающимися на концах на манер кочерги. Эти клетки окружены слоем белков, которые отражают излучение и превращают их в нечто вроде оптоволокна, направляющего свет вниз. Однако устроен такой «светопровод» далеко не идеально: под микроскопом видно, что отражающие белки расположены не плотно, с промежутками. В результате заметная доля излучения теряется, рассеиваясь в стороны.
Элисон Суини и ее команда предположили, что эта неэффективность неслучайна и имеет важное значение. «Утечки» излучения позволяют кальмару великолепно имитировать естественное глубоководное освещение, ключевая компонента которого приходит сверху, а остальную часть составляет рассеянный или отраженный свет. Эту гипотезу подтвердили и расчеты. Авторы оценили соотношение вертикального и рассеянного излучения на глубине моря, а затем то же соотношение измерили для излучения фотофоров кальмара. По словам ученых, обе цифры совпали с поразительной точностью. «Активируя популяции клеток фотофоров разной геометрии, животное способно имитировать угловое распределение излучения во всех областях своего местообитания», — заключают они.

Роман Фишман