Новое исследование, проведенное учеными из Американского музея естественной истории, изучает гены, ответственные за невероятно яркое сезонное спаривание, производимое стаями биолюминесцентных морских бермудских огненных червей. Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале PLOS ONE, подтверждает, что ферменты, ответственные за свечение огненных червей, уникальны среди биолюминесцентных животных и совершенно не похожи на те, которые наблюдаются у светлячков. В исследовании также исследуются гены, связанные с некоторыми драматическими и обратимыми изменениями, которые происходят с огненными червями во время размножения.
Красивая биолюминесценция бермудского огненного червя (Odontosyllis enopla), обитающего в Карибском море, была впервые задокументирована в 1492 году Христофором Колумбом и его командой непосредственно перед высадкой в Америке. Наблюдения описывали огни как «похожие на пламя маленькой свечи, попеременно поднимающееся и опускающееся».
Явление оставалось необъяснимым до 1930-х годов, когда ученые сопоставили историческое описание с необычным и точно рассчитанным по времени спариванием огненных червей. Летом и осенью, начиная с 22-й минуты после захода солнца на третью ночь после полнолуния, нерестящиеся самки светлячков выделяют яркое голубовато-зеленое свечение, привлекающее самцов. «Как будто у них есть карманные часы», - сказал ведущий автор Мерсер Р. Брюглер, научный сотрудник музея и доцент Технологического колледжа Нью-Йорка (City Tech).
«Черви-самки поднимаются со дна и быстро плавают, образуя узкие маленькие круги, когда они светятся, что выглядит как поле маленьких лазурных звезд на поверхности угольно-черной воды», - сказал Марк Сиддалл, куратор в Отдел зоологии беспозвоночных Американского музея естественной истории и соответствующий автор исследования.«Затем самцы, ориентируясь на свет самок, вылетают со дна, как кометы, - они тоже светятся. Происходит небольшой взрыв света, когда оба сбрасывают свои гаметы в воду. Это, безусловно, самое красивое биологическое проявление, которое я когда-либо видел."
Для дальнейшего исследования этого явления Сиддалл вместе с Брюглером; Майкл Тесслер, научный сотрудник Института сравнительной геномики им. Саклера при Музее, и М. Тереза Агуадо, бывший научный сотрудник Института сравнительной геномики им. Молекулы РНК дюжины самок огненных червей из Ферри-Рич на Бермудских островах.
Их результаты подтверждают предыдущую работу, показывающую, что огненные черви «светятся» из-за особого фермента люциферазы, который они производят. Эти ферменты являются основными движущими силами биолюминесценции на древе жизни у таких разнообразных организмов, как веслоногие раки, грибы и медузы. Однако люциферазы, обнаруженные у бермудских огненных червей и их родственников, отличаются от тех, которые на сегодняшний день обнаружены в любом другом организме.
«Особенно интересно найти новую люциферазу, потому что, если вы можете заставить что-то светиться при определенных обстоятельствах, это может быть действительно полезно для маркировки молекул для биомедицинских исследований», - сказал Тесслер.
В работе также были внимательно изучены гены, связанные с точным временем размножения огненных червей, а также изменения, которые происходят в телах животных непосредственно перед роением. Эти изменения включают увеличение и пигментацию четырех глаз червей и модификацию нефридии - органа, похожего на почку у позвоночных, - для хранения и выделения гамет.