Некоторые виды динофлагеллят являются биолюминесцентными и обладают замечательной способностью излучать свет, благодаря которому они светятся сами и вода, в которой они плавают. Исследователи, опубликовавшие статью в журнале Current Biology от 17 июня, обнаружили, что для одного вида динофлагеллят (Lingulodinium polyedra) эта биолюминесценция также является защитным механизмом, который помогает им отпугивать веслоногих травоядных, которые хотели бы их съесть.
«Эта биолюминесценция, помимо красивого светового явления в море, является защитным механизмом, который некоторые виды планктона используют для отражения своих врагов», - сказал Эндрю Преветт из Гетеборгского университета, Швеция.«Биолюминесцентные клетки чувствуют очень низкую концентрацию своих травоядных и включают свет, когда это необходимо, что довольно впечатляет для одноклеточного организма. Это, в свою очередь, помогает лучше защитить их от травоядных, позволяя им дольше выживать, размножаться и, следовательно, лучше конкурировать. в планктоне."
С помощью комбинации высокоскоростных и чувствительных к слабому освещению видеороликов исследователи, в том числе Преветт, Эрик Селандер и их сотрудники из Технического университета Дании, обнаружили, что биолюминесцентные клетки вспыхивают при контакте с травоядным веслоногим.. Веслоногие реагируют, быстро отвергая мигающую клетку, казалось бы, невредимой.
Они отмечают, что данные наблюдений на западном побережье Швеции подтверждают предсказание их исследования о том, что присутствие веслоногих травоядных окажет положительное влияние на численность биолюминесцентных L. polyedra. Одноклеточные биолюминесцентные динофлагелляты обычно плохие конкуренты, потому что они растут примерно в три раза быстрее, чем другой планктон. Но копеподы отказываются от них в пользу менее защищенных, но в остальном быстрорастущих видов планктона.
Исследователи ожидали, что усиленная биолюминесценция приведет к уменьшению выпаса копепод. Но они были удивлены тем, насколько большим было сокращение.
«Более ранние исследования показали, что динофлагелляты с естественно более яркой биолюминесценцией, чем L. polyedra, меньше съедаются, но все же требуют, чтобы концентрация клеток была относительно высокой, прежде чем всякое поедание биолюминесцентных клеток прекратилось», - сказал Преветт. «Количество L. polyedra в нашем исследовании сравнительно низкое, и мы были удивлены тем, насколько эффективной стала защита от биолюминесценции, несмотря на это».
Однако до сих пор неясно, как именно свечение защищает L. polyedra.
«Существуют три популярные теории относительно того, как биолюминесценция защищает динофлагеллят», - сказал Преветт. «Во-первых, он действует как апосематическая окраска, предупреждая потенциальных травоядных о том, что клетка токсична или каким-то образом вредна для травоядных. Во-вторых, вспышка биолюминесценции ведет себя как световой взрыв и пугает копепод, провоцируя реакцию побега веслоногих или дезориентируя их на время, достаточное для побега динофлагеллят. Третья теория предполагает, что вспышка действует как форма охранной сигнализации, привлекая внимание более крупного визуального хищника, такого как рыба, которая может выследить и съесть веслоногого. Имеются доказательства в поддержку каждой из этих теорий, и биолюминесцентная защита может быть комбинацией некоторых или всех вышеперечисленных».
Независимо от того, как это работает, похоже, что их способность отгонять хищников с помощью биолюминесценции служит ключевым механизмом успеха такого слабого конкурента, как L. polyedra, говорят исследователи.
Они говорят, что планируют провести дополнительные исследования системы, изучая способы, которыми «страх» быть съеденным управляет структурой экосистем. Они планируют изучить соединения, производимые копеподами, как общие сигналы тревоги и их влияние на сложные сообщества планктона.
«Эти косвенные эффекты потребителей недостаточно изучены в пищевых сетях с преобладанием одноклеточных, таких как морской планктон», - сказал Преветт. «Эта статья и другие аналогичные результаты показывают, что косвенные эффекты хищников также являются сильными факторами в микроскопической пищевой сети океанов».