Эволюция - это насыщенный и динамичный процесс. Виды реагируют на давление различными способами, большинство из которых сводится к поиску пищи, избеганию того, чтобы стать чьей-то едой, и привлечению партнера. Чтобы решить эту последнюю проблему, царство животных изобилует фантастическими, причудливыми и завораживающими адаптациями. Биолюминесцентные проявления ухаживания остракод могут заключать в себе все три вида.
Остракоды - своеобразные животные. Эти ракообразные размером с кунжутное семя имеют раковину, похожую на моллюск, и часто лишены жабр. Как и многие морские существа, некоторые остракоды используют биолюминесценцию, чтобы избежать нападения хищников и привлечь партнеров. Именно это последнее использование привлекло внимание докторанта Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Николая Хенсли в его стремлении лучше понять взаимодействие между биохимией и эволюционными изменениями..
Чтобы создать свои завораживающие световые представления, карпообразные остракоды выделяют немного слизи, в которую вводят фермент и реагент, а затем уплывают от светящегося шара, чтобы повторить действие снова. В результате получается шлейф из исчезающих эллипсов или блуждающих огоньков, висящих в толще воды. И длина каждого из этих импульсов является основным компонентом демонстрации ухаживания. Некоторые быстры, как старомодная вспышка, сказал Хенсли, а другие задерживаются в воде.
В классическом сценарии вы ожидаете найти четкую корреляцию между тем, как долго длится вспышка, и структурой ответственного за нее фермента, сказал Хенсли. «И это верно для некоторых видов, но не для всех видов».
Вместо этого Хенсли и его коллеги обнаружили, что два механизма влияют на продолжительность световых импульсов. Животное, использующее ферменты с более медленной скоростью реакции, будет создавать более продолжительное свечение, но то же самое будет и с тем, которое выплевывает большее количество реагента, что требует больше времени для истощения ферментов. Оба они действуют в разных комбинациях у разных видов.
«Это был один из удивительных результатов, которые мы получили из нашей статьи», - сказал Хенсли. Выводы команды опубликованы в журнале Королевского общества Proceedings B..
Это открытие было частично связано с группой животных, которых Хенсли выбрал для изучения. Поскольку остракоды излучают свет, Хенсли мог изучать химию отдельно от поведения самого животного. Сравните это со светлячками, у которых реакция происходит внутри их тел. В результате животное все время находится под контролем поведения, объяснил Тодд Окли, профессор кафедры экологии, эволюции и морской биологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, советник и соавтор Хенсли. «Мы можем получить больше информации о специфике химии, потому что она находится вне тела», - сказал он.
Взаимосвязь между двумя механизмами может даже повлиять на эволюцию разных видов в будущем. Например, если один вид склонен к более длинным импульсам, он может столкнуться с максимумом того, на что способен фермент. Не имея возможности сделать фермент более эффективным, этот вид может эволюционировать, чтобы использовать больше химического вещества за импульс для достижения более продолжительной вспышки.
Хенсли в настоящее время исследует, как определенные изменения в ферменте влияют на его способность производить свет: заставляют его работать быстрее, медленнее или вообще не работать. Он также надеется реконструировать предковый фермент группы и проверить его функции, чтобы увидеть, чем он мог отличаться от тех, которые животные используют сегодня.
В то же время команда обращает внимание на поведенческие аспекты брачных игр остракод. Например, они хотели бы определить, насколько важна длина импульса для самок остракод по сравнению с такими аспектами, как расстояние или направление. Самцы некоторых видов синхронизируют свои проявления в окружении других самцов, создавая завораживающее подводное световое шоу. Хенсли планирует более подробно изучить это поведение в сотрудничестве с коллегами из Канзасского университета.
«Наша цель - просто описать, как возникает такое разнообразие, - сказал Хенсли, - и это может дать нам представление о том, как оно происходит на самом деле».