Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Сверхчерные глубоководные рыбы уловили 99,96 процента падающего света

Длиннорогий саблезуб (Anoplogaster cornuta)

Karen Osborn / Smithsonian National Museum of Natural History

Кожа 16 видов глубоководных рыб, обитающих в Мексиканском заливе и заливе Монтерей, оказалась сверхчерной. Эксперименты показали, что она отражает менее 0,5 процента падающего на нее света с длиной волны 480 нанометров. У одного из видов отражательная способность оказалась рекордной низкой — всего 0,044 процента. Как отмечается в статье для журнала Current Biology, кожа рыб улавливает большую часть падающего света за счет плотной упаковки меланосом — внутриклеточных структур, которые содержат пигмент меланин. Открытие может лечь в основу нового класса сверхчерных материалов.

Солнечный свет почти не проникает на глубину более 200 метров ниже поверхности моря. Тем не менее, некоторые из живущих на такой глубине хищников имеют острое зрение и способны заметить жертву даже при очень низком уровне освещенности. Чтобы защититься от них, другим видам глубоководных животных приходится полагаться на камуфляж.

Команда исследователей во главе с Александром Дейвисом (Alexander L. Davis) из Университета Дьюка решила выяснить, как устроена маскировка у глубоководных рыб, окрашенных в черный цвет. Они изучили строение кожи 18 видов рыб из семи отрядов, которых выловили тралом в ходе исследовательских экспедиций в Мексиканском заливе и заливе Монтерей. Чтобы сохранить пойманным экземплярам жизнь, их поместили в охлажденную морскую воду, после чего измерили отражательную способность их кожи при длине световой волны 480 нанометров. Это соответствует длине света, который проникает в глубокие слои воды или испускается обитающими там биолюминесцентными организмами.

Кожа 16 видов рыб отразила менее 0,5 процента света, что позволяет отнести ее к сверхчерным материалам. Еще два вида рыб отразили менее 0,6 процента света. У удильщиков из рода Oneirodes отражательная способность оказалась рекордно низкой и составила 0,044 процента при длине световой волны 480 нанометров. При тестировании светом длиной от 350 до 700 нанометров кожа удильщиков в среднем отражала 0,051 процента падающего света. Это соответствует показателям, характерным для сверхчерного оперения некоторых видов райских птиц (Paradisaeidae) (0,05-0,31 процента). Для сравнения, черная бумага отражает около десяти процентов света, а сверхчерные материалы из углеродных нанотрубок — 0,045 процента.

Изученные рыбы имеют средние размеры, так что они могли развить сверхчерную маскировку не только для защиты от хищников, но и для охоты. Например, удильщики Oneirodes sp. и иглороты Eustomias spp. и Astronesthes micropogon привлекают жертв биолюминесцентной приманкой. Сверхчерная кожа позволяет им самим оставаться невидимыми. У большинства видов сверхчерная кожа покрывает большую часть тела, однако у некоторых располагается только на отдельных участках. Например, у циклотоны Cyclothone acclinidens она маскирует кишечник — вероятно, это приспособление, позволяющее питаться светящимися организмами и не выдавать себя, пока они перевариваются.

Чтобы понять, как глубоководным рыбам удается достичь столь низкой отражательной способности, авторы изучили кожу девяти сверхчерных видов из шести отрядов под электронным и световым микроскопом. Полученные данные сравнили с информацией о шести видах, окрашенных в черный цвет.

Оказалось, что пигментные клетки сверхчерных рыб образуют непрерывный слой, лежащий близко к поверхности кожи. Меланосомы (органеллы, содержащие меланин) внутри этих клеток было очень плотно упакованы. Такая структура позволяла им улавливать большинство попадающих на них фотонов или перенаправлять их к другим меланосомам. Интересно, что эту адаптацию независимо друг от друга приобрели глубоководные рыбы из нескольких отрядов.

Природные структуры, например, крылья бабочек и перья райских птиц, уже вдохновили ученых на создание сверхчерных материалов, которые используются в оптике. К сожалению, они очень дорогие и хрупкие. Возможно, относительно простая структура кожи сверхчерных рыб ляжет в основу более совершенных решений.

В прошлом году ученым удалось собрать геном морского слизня Pseudoliparis swirei — самой глубоководной рыбы в мире, обитающей на глубине более восьми километров. Это позволило больше узнать об адаптациях к жизни на огромной глубине и при высоком давлении. В частности, у морских слизней закрепились мутации, которые уменьшили минерализацию костей и ухудшили зрение. Одновременно с этим увеличилось количество и усилилась экспрессия генов, регулирующих работу клеточных мембран.

Сергей Коленов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.