Двое ученых из Америки впервые показали, что практически все известные амфибии флуоресцируют зеленым или желтым, если посветить на них синим светом. Вероятно, это свойство появилось уже на ранних этапах эволюции земноводных. Пока непонятно, как именно амфибии светятся и зачем. Статья опубликована в журнале Nature Scientific Reports.
Биологическая флуоресценция — явление, при котором ткани живого организма поглощают свет определенной длины волны, а затем излучают его на большей длине волны, которая соответствует меньшей энергии. Этот процесс замечен и изучен у многих растений и животных, в том числе у водорослей, медуз, членистоногих и рыб.
Сравнительно мало известно о флуоресценции наземных позвоночных, а выявленные случаи относятся в основном к свечению под ультрафиолетом: его наблюдали у некоторых хамелеонов, попугаев, пингвинов, грызунов и амфибий. Испускание света в ответ на лучи видимого спектра до сих пор обнаружили только у морских черепах.
Известно несколько механизмов флуоресценции. Светиться могут белки (известный пример — зеленый флуоресцентный белок медуз, GFP, который широко применяется в биологических исследованиях), пигменты, метаболиты или минералы. Тем не менее, в большинстве случаев точные причины флуоресценции остаются неизвестными. Не совсем понятно также и то, зачем животным светиться. Некоторым организмам флуоресценция помогает общаться, выбирать полового партнера, прятаться и даже лучше видеть, а для кого-то это просто побочное свойство определенных молекул.
Ученые Дженнифер Лэмб (Jennifer Lamb) и Мэттью Дэвис (Matthew Davis) из Государственного университета Сент-Клауда обратили внимание на немногочисленные свидетельства флуоресценции у амфибий и решили исследовать свечение в этом таксоне более основательно. Для этого они изучили представителей 8 семейств саламандр (из 10 известных), пяти семейств лягушек и одного семейства червяг. Исследователи облучали животных синим светом (длина волны 440-460 нанометров) или ультрафиолетом (360-380 нанометров) в темноте и регистрировали флуоресценцию с помощью спектрометра.
Особи каждого вида изученных амфибий на всех стадиях жизненного цикла (даже водные личинки) светились зеленым или желтым цветом. При поглощении синих лучей свечение было более ярким, чем под ультрафиолетом. Насыщенность, цвет и рисунок свечения существенно различались у разных животных. Некоторое флуоресцировали полностью, у кого-то на теле проявлялся сложный рисунок. Большинство амфибий светилось зеленым, но встречались желтые или даже оранжевые оттенки. Помимо пигментов кожи, у части особей флуоресцировали кости, моча или покрывающая их слизь. У двух видов особенно ярко светилась область вокруг клоаки.
Таксономическое сравнение исследованных видов показало, что флуоресценция не является свойством отдельной родственной ветви амфибий, и скорее всего появилась на ранних этапах их эволюции.
Остаются загадкой причины свечения амфибий, зависит ли оно от пигментов их кожи, специальных белков или метаболитов. Неизвестны также и точные функции флуоресценции, хотя авторы работы делают несколько предположений. Возможно, свечение помогает животным видеть друг друга при слабом освещении (в сумерках) или отпугивать хищников. Яркая флуоресценция в области клоаки у некоторых видов наводит на мысль о том, что это может быть важным аспектом при выборе полового партнера.
Ученым еще предстоит найти ответы на многие вопросы, связанные с биофлуоресценцией амфибий, и открытие Лэмб и Дэвиса открывает широкие возможности для новых исследований. Полученные знания могут пригодиться при изучении экологии земноводных, а также в других областях науки, таких как биология развития или медицина. Кроме того, флуоресценция может помочь наблюдать за амфибиями в природе или обнаруживать новые виды, ведь многих мелких, хорошо прячущихся и ведущих ночной образ жизни животных сложно заметить.
Впервые флуоресценцию у амфибий открыли всего три года назад, в 2017 году, у лягушки Hypsiboas punctatus. А в 2019 году ученые описали новый механизм флуоресценции: у кошачьих акул в основе этого процесса лежат малые молекулы из семейства бром-кинурининов.
Алиса Бахарева
Это первый случай заражения людей этим паразитом
Австралийские врачи обнаружили в мозге жительницы Нового Южного Уэльса личинку паразитического червя Ophidascaris robertsi, взрослые особи которого живут в пищеводе и желудке ковровых питонов. До этого пациентку больше года лечили от эозинофильной пневмонии — однако установить ее причину удалось только когда, женщина начала жаловаться на забывчивость и усиление депрессии, после чего медики сделали томографию мозга и биопсию. Как отмечается в статье для журнала Emerging Infectious Diseases, это первый известный случай заражения человека O. robertsi. Скорее всего, женщина проглотила яйца паразита вместе с листьями съедобных растений, которые собирала на озере около дома. Дикие и домашние животные часто передают людям паразитов и возбудителей инфекций. Такие случаи, как правило, не удивляют врачей и хорошо поддаются лечению. Тем не менее, порой люди заражаются от животных по-настоящему экзотическими болезнями. Например, недавно мы рассказывали о том, как игуана укусила трехлетнюю девочку за руку и инфицировала ее нетуберкулезной микобактерией Mycobacterium marinum. А британские медики выявили у мужчины, которого покусал бродячий кот, совершенно новый вид патогенных бактерий из рода Globicatella. Похожий пример описала команда врачей, которую возглавил Санджайа Сенанаяке (Sanjaya N. Senanayake) из Службы здравоохранения Канберры. В центре внимания специалистов оказалась 64-летняя жительница Нового Южного Уэльса, которая в январе 2021 года попала в больницу местного уровня с жалобами на боли в животе, диарею, сухой кашель и ночную потливость. Эти симптомы длились на протяжении трех недель. Компьютерная томография выявила поражение легких по типу матового стекла и повреждение печени и селезенки, а концентрация эозинофилов в жидкости, полученной при бронхоскопии, составила около 30 процентов. При этом никаких признаков злокачественных новообразований, инфекций, паразитов и аутоиммунных заболеваний выявить не удалось. В результате женщине диагностировали эозинофильную пневмонию неясной этиологии и прописали преднизолон, благодаря которому ее состояние частично улучшилось. Однако спустя три недели пациентку доставили в больницу в Канберре с рецидивом лихорадки и постоянным кашлем на фоне приема преднизолона. Здесь ее осмотрели Сенанаяке и его коллеги. Повторная компьютерная томография подтвердила, что у женщины поражены легкие, печень и селезенка, но выявить причину ее состояния не удавалось. Судя по результатам анализов, она не была заражена патогенными бактериями или грибками, в ее крови не было антител к паразитическим плоским червям шистосоме, эхинококку и двуусткам, а в фекалиях отсутствовали их яйца. Поскольку в молодости пациентка путешествовала по Южной Африке, Азии и Европе, медики предположили, что она может быть заражена кишечными угрицами (Strongyloides), и в дополнение к преднизолону и микофеноловой кислоте прописали ей ивермектин в течение двух дней подряд и повторную дозу через две недели. К середине 2021 года состояние легких и печени у пациентки, судя по результатам компьютерной томографии, улучшилось, хотя поражение селезенки сохранилось. В январе 2022 года врачи назначили ей меполизумаб, благодаря чему концентрация эозинофилов в крови пришла в норму, что позволило уменьшить дозу преднизолона без усиления респираторных синдромов. Однако затем в течение трех месяцев на фоне приема меполизумаба, микофеноловой кислоты и преднизолона женщина начала жаловаться на усиление депрессии (от которой она страдала и прежде) и забывчивость. Чтобы понять причину этих новых симптомов, Сенанаяка и его коллеги провели пациентке магнитно-резонансную томографию головного мозга, которая выявила поражение правой лобной доли размером тринадцать на десять миллиметров. В июне 2022 года врачи провели биопсию, в результате которой заметили и удалили из очага поражения струнообразную структуру. При ближайшем рассмотрении оказалось, что это живой и подвижный гельминт длиной 80 миллиметров. Осмотрев паразита, исследователи по его красной расцветке и строению ротового аппарата, кишечника и репродуктивной системы пришли к выводу, что перед ними личинка круглого червя Ophidascaris robertsi третьего возраста. Генетический анализ подтвердил гипотезу. Основным хозяином O. robertsi считается ковровый питон (Morelia spilota) — крупная змея, широко распространенная в Австралии и на близлежащих островах. Взрослые паразиты обитают в пищеводе и желудке питонов, а их яйца выходят наружу с фекалиями. После этого они попадают в организм промежуточных хозяев — мелких млекопитающих. А когда тех съедают питоны, жизненный цикл паразита замыкается. По словам Сенанаяки и его коллег, их пациентка стала первым человеком, у которого диагностировали заражение O. robertsi. Более того, в человеческом организме никогда не находили и других представителей рода Ophidascaris (кроме того, этих червей никогда не находили в мозге животных). Вероятно, женщина получила змеиных паразитов от ковровых питонов, которые жили в озере рядом с ее домом. Непосредственно со змеями она не контактировала, однако собирала на берегах водоема новозеландский шпинат (Tetragonia tetragonoides), на листьях которого могли остаться яйца O. robertsi. Судя по всему, женщина проглотила яйца паразита, когда готовила или ела листья шпината, в результате чего и произошло заражение. После операции пациентке назначили курс ивермектина и альбендазола, чтобы уничтожить паразитов, которые потенциально могли находиться в других органах (а также курс дексаметазона для борьбы с воспалением). Через шесть месяцев уровень эозинофилов у нее оставался в норме, а проблемы с забывчивостью и депрессией частично разрешились (хотя и не исчезли полностью). По мнению авторов, большая часть проблем со здоровьем у пациентки объяснялась перемещениями личинок во внутренние органы, при этом препараты по подавлению иммунитета, которые она получала в начале лечения, позволили по крайней мере одному из паразитов проникнуть в мозг. А вот поражение селезенки, которое сохранилось даже после лечения, скорее всего, следует считать отдельной патологией. Ранее мы рассказывали о том, как паразиты способствовали горизонтальному переносу генов между змеями и лягушками. В результате длинный ретротранспозон Bovine-B переходил от змей к лягушкам как минимум 54 раза в период между 85 и 1,3 миллионами лет назад.