В глубинах моря некоторые виды акул трансформируют голубой свет океана в ярко-зеленый цвет, который могут видеть только другие акулы, но как они биофлуоресцируют, ранее было неясно. В исследовании, опубликованном 8 августа в журнале iScience, исследователи определили, что отвечает за ярко-зеленый оттенок акул: ранее неизвестное семейство низкомолекулярных метаболитов. Мало того, что этот механизм биофлуоресценции отличается от того, как светится большинство морских существ, он также может играть другие полезные роли для акул, в том числе помогать им идентифицировать друг друга в океане и бороться с микробными инфекциями.
«Изучение биофлуоресценции в океане похоже на постоянно развивающийся детективный роман, в котором по мере продвижения исследований появляются новые подсказки», - говорит Дэвид Грубер, профессор Городского университета Нью-Йорка и соавтор исследования. изучение. «После того, как мы впервые сообщили, что акулы являются биофлуоресцентными, мы с коллегами решили углубиться в эту тему. Мы хотели узнать больше о том, что их биофлуоресценция может означать для них».
Грубер, работая с Джейсоном Кроуфордом, профессором Йельского университета и соавтором исследования, сосредоточил внимание на двух видах акул - акуле-великане и цепной кошачьей акуле. Они заметили, что кожа акул имеет два тона - светлый и темный - и извлекли химические вещества из двух типов кожи. Они обнаружили тип флуоресцентной молекулы, которая присутствовала только в светлой коже.
«Захватывающей частью этого исследования является описание совершенно новой формы морской биофлуоресценции акул, основанной на бромированных низкомолекулярных метаболитах триптофан-кинуренин», - говорит Грубер.
Эти типы низкомолекулярных метаболитов, как известно, флуоресцируют и активируют пути, подобные тем, которые у других позвоночных играют роль в центральной нервной системе и иммунной системе. Но у акул новые низкомолекулярные флуоресцентные варианты объясняют биофизические и спектральные свойства их более светлой кожи. По словам Грубера, этот механизм отличается от такового у животных в верхних слоях океана, таких как медузы и кораллы, которые обычно используют зеленые флуоресцентные белки в качестве механизмов для преобразования синего света в другие цвета.
Это совершенно другая система для них, чтобы видеть друг друга, к которой другие животные не обязательно могут подключиться. У них совершенно другой взгляд на мир, в котором они находятся, из-за этих биофлуоресцентных свойств, которые проявляет их кожа, и того, что их глаза могут обнаружить», - говорит Кроуфорд. «Представьте, если бы я был ярко-зеленым, но только вы могли бы видеть меня ярко-зеленым, а другие - нет».
Молекулы также служат множеству других целей, в том числе помогают акулам идентифицировать друг друга в океане и потенциально обеспечивают защиту от микробных инфекций, говорит Кроуфорд..
Также интересно, что эти биофлуоресцентные молекулы обладают антимикробными свойствами. Эти кошачьи акулы живут на дне океана, но мы не видим никакого биологического обрастания или роста, так что это может помочь объяснить еще одну удивительную особенность акульей кожи. - говорит Грубер. «Это исследование открывает новые вопросы, связанные с потенциальной функцией биофлуоресценции в передаче сигналов центральной нервной системы, устойчивостью к микробным инфекциям и фотозащитой».
Хотя исследование было сосредоточено на двух биофлуоресцентных видах акул, Грубер и Кроуфорд надеются более широко изучить биолюминесцентные и биофлуоресцентные свойства морских животных, что в конечном итоге может привести к разработке новых методов визуализации.
Если вы сможете использовать способности морских животных излучать свет, вы сможете создавать молекулярные системы для визуализации в лаборатории или медицине. Визуализация - невероятно важная биомедицинская цель, которую эти типы систем могут помочь продвинуть в будущее», - говорит Кроуфорд.
«Акулы - замечательные животные, которые существуют уже более 400 миллионов лет. Акулы постоянно очаровывают людей, и они хранят в себе так много загадок и сверхспособностей», - говорит Грубер. «Это исследование раскрывает еще одну загадку акул, и я надеюсь, что это вдохновит нас узнать больше об их секретах и работать над их защитой».