Как генетически устроена биолюминесценция светлячков
Лето приближается, и скоро ночное небо украсит не только россыпь звезд, но и многочисленные живые огоньки. Светлячки, или, как они правильно называются, светляки, — яркий пример биолюминесценции. Недавно ученые выяснили, как этот механизм устроен с точки зрения генетики.
Светляки мигают за счет пигмента со зловещим названием «люциферин». Он окисляется под действием специального фермента. В результате этой химической реакции образуется избыток энергии, который и зажигает лантерн — образованный фотогенными клетками орган, расположенный на последних брюшных сегментах жука.
В мире насчитывается около 2 000 видов светлячков, и они достаточно широко распространены. Больше всего этих жуков водится в тропиках, а чем севернее, тем их меньше, в полярных областях нет вообще. В России встречается 12 видов.
Среди светлячков бывают как хищники, так и те, кто вообще не питается в течение жизни, довольствуясь запасом питательных веществ, накопленных на личиночной стадии Фото: © Genevieve de Messieres / Shutterstock / FOTODOM
Интересно, что разные виды светятся разными цветами. Бывают зеленые, желтые, оранжевые. В США есть светляк Phausis reticulata, который мигает голубым светом. Хотя на самом деле это обман зрения, известный как эффект Пуркине. Если наблюдать «голубых призраков», как их называют, вблизи, становится очевидно, что они создают светло-зеленое свечение.
Если в общих чертах устройство этого механизма известно ученым уже давно, то его генетическая подоплека изучена слабо. В этом направлении сейчас работают китайские биологи Синлей Джу и Синхуа Фу. Последний уже почти четверть века исследует водного светлячка Aquatica leii, который водится на рисовых полях. Причем ученый сам открыл этот вид в 2000 году.
Сейчас в лаборатории у Фу и его коллег живет колония светляков, которая дает около 600 тысяч особей в год. Именно с этими насекомыми и работают биологи, благо у них есть особая возможность пристально наблюдать за куколками в 24-часовом промежутке, когда у тех формируется люминесцентный орган.
Исследователи экспериментировали с геномом светляков, чтобы увидеть, какой эффект дает «выключение» некоторых генов. Они обнаружили, что во время окукливания у насекомого активируется два ключевых гена — Alabd-B и AlUnc-4, ответственных за расположение светового органа, его формирование и активацию. Ученые знали о них и раньше, но не связывали с биолюминесценцией.
Но зачем светлячки вообще мигают в сумерках? Очевидно, не для того, чтобы создать человеку особую атмосферу. Биолюминесценция служит им для общения и брачных игр. И в этом же кроется для них большая угроза, связанная с соседством с людьми. Световое загрязнение мешает ночным жукам, дезориентируя их и не давая спариваться. Поэтому многие виды сейчас на грани исчезновения.
