Хелен Скейлс – О чём молчат рыбы (страница 24)

Эта вторая молекула – зеленый флуоресцентный белок, или ЗФБ, – была впервые выделена в 1960-е гг. и совершила революцию в научных исследованиях[54]. Клонированная версия ЗФБ есть практически в любой лаборатории, где она позволяет пометить определенный ген и посмотреть, где и когда он включается в живых клетках или органах, просто осветив их УФ или синим светом. ЗФБ пролил свет на разрастание раковых клеток и позволил проследить, как нервы растут и соединяются внутри мозга. Он используется для получения с помощью генетической инженерии светящихся в темноте рыб, которые должны реагировать на загрязнение. Когда генетически модифицированная данио-рерио плывет по загрязненной воде, она дает об этом знать своим ярким свечением. Светящиеся генетически модифицированные рыбы теперь продаются как аквариумные. И в последние несколько лет стало ясно, что многие рыбы флуоресцируют и сами по себе, без генетических вмешательств. Их тайные граффити были обнаружены совершенно случайно.

На берегу Красного моря в Египте Нико Михилс, морской биолог из Тюбингенского университета в Германии, решил совершить погружение в маске, покрытой красной пластиковой пленкой. Он хотел посмотреть, насколько быстро красный свет от солнца теряется при погружении в море.

«Было страшновато», – сказал мне Нико, когда мы болтали по скайпу. По его словам, уже на глубине 5 м стало довольно темно. На 10 м ему казалось, что он ныряет ночью, хотя это происходило посреди дня в тропиках. Весь красный свет в воде вокруг него пропал, а его модифицированная маска блокировала все остальные лучи с другой длиной волны, поэтому для него не осталось света, чтобы он мог что-то видеть.

«Я не мог разглядеть даже свой подводный компьютер, – рассказал Нико. – И еле видел своего товарища».

Постепенно глаза Нико адаптировались к мраку, и он начал замечать кораллы на рифе, слабо светящиеся красным; это хлорофилл симбиотических водорослей испускал красный свет.

Затем он внезапно заметил пару маленьких красных глаз, смотрящих на него. Похожая пара глаз смотрит на меня с экрана моего компьютера. Аватар Нико в скайпе – это рыба бычок, который выглядит так, словно надел большие красные очки.

«Я пришел в дикое волнение», – сказал Нико. В то погружение почти все остальные рыбы были для него невидимыми, кроме красноглазых. Там, в этом странном красном мире, он понял, что увидел нечто особенное.

В то время не было научных публикаций о флуоресцентных рыбах. Нико предполагает, что светящихся рыб попросту упустили из виду, потому что люди увлеклись ночными погружениями с УФ-светом, когда большинство рыб прячутся и спят. Мне очень повезло увидеть несколько рыб во время моего ночного погружения на Фиджи.

«По правде говоря, никто не был насколько туп, чтобы наклеить красный фильтр на свою маску, – сказал мне Нико, – поскольку результат был предсказуемым: ничего не будет видно».

Но то, что Нико увидел, вдохновило его заняться совершенно новой областью исследований. До этого он в основном изучал половую жизнь земляных и плоских червей. Но после того «красного» погружения Нико переключился на светящихся рыб. Следующие несколько лет он провел в их поисках, ныряя по всему свету в своей красной маске. Нико и его группа привезли рыб в лабораторию в Германии и, посветив на них УФ и синим светом, показали, что многие из них не биолюминесцентные, а флуоресцентные.

В первой статье об этом, опубликованной в 2008 г., группа Нико описала более 30 выявленных ими флуоресцентных рыб. Многие рыбы несут красные круги вокруг глаз, некоторые целиком светятся красным. После первых открытий Нико другой ученый, Джон Спаркс из Американского музея естественной истории, создал группу, которая собрала коралловых рыб из разных океанов и закупила рыб у поставщиков для аквариумов. Используя синий свет, они увидели, что, помимо красного, рыбы могут светиться зеленым, оранжевым, а некоторые покрыты разноцветными светящимися узорами и выглядят так, будто постоянно живут в ярком мерцающем свете дискотек. Любопытно, что эти рыбы находятся на самых разных веточках эволюционного древа: существуют флуоресцентные акулы и скаты, камбалы и бородавчатки, морские собачки и бычки, спинороги, морские коньки, угри, барабульки и губаны.

К тому моменту, как в 2014 г. вышла статья Спаркса, Нико Михилс уже не сомневался, что многие рыбы способны к флуоресценции, и поставил более фундаментальную задачу: узнать, как это явление развивалось в эволюции и зачем рыбы его используют. Как он видел при погружении с красной маской, большая часть красного света солнца поглощается и исчезает уже на глубине 10 м. Без красного света красные пигменты теряют свой цвет и кажутся серыми или черными (по этой причине, как мы видели раньше, красный хорошо подходит для маскировки под водой). Флуоресцентные морские существа ломают этот закон физики, превращая доступный им синий свет в отсутствующий красный. Они создают цвета, которых как бы нет.

Нужно понимать, что освещение рыб синим светом и их свечение в ответ, как было на Фиджи, не естественное явление. Это показывает, что в их коже содержатся флуоресцентные пигменты, но сами рыбы видят друг друга иначе. В отличие от медуз экворей, содержащих биолюминесцентный экворин, большинство рыб не носят с собой синие фонари, чтобы освещать себя. Флуоресценция по своей природе малозаметное явление.

Однако кое-что я сделала, как рыбы: надела желтый фильтр на свою маску. У многих рыб желтые глазные яблоки, поэтому они видят мир словно через желтые солнечные очки, акцентирующие лучи света с большей длиной волны: красные, оранжевые и желтые, что потенциально улучшает их восприятие флуоресцентных цветов. А это важно, поскольку в отсутствие дайвера с фонарем флуоресценция рыб еле различима. Вполне вероятно, что во время ночного погружения на Фиджи лунный свет естественным способом запустил бы флуоресценцию рыб вокруг меня. А днем флуоресцентные цвета рыб проявляются благодаря большому количеству синего солнечного света в воде.

Главный вопрос заключается в том, зачем они производят эти пигменты и в особенности почему флуоресценция появлялась в эволюции рыб неоднократно? Во время своего последнего исследования группа Нико обнаружила 272 вида рыб, флуоресцирующих красным светом. Многие из них охотники, проводящие свое время на дне в надежде, что их никто не заметит. Среди этих полагающихся на камуфляж хищников-засадчиков скорпены и камбалы, ждущие, когда ничего не подозревающая добыча окажется в пределах досягаемости. Флуоресценция делает их еще менее заметными, покрывая их кожу светящимися пятнами, сливающимися с богатыми хлорофиллом водорослями рифа.

Как их биолюминесцентные сородичи, многие рыбы используют флуоресценцию для коммуникации. У многих флуоресцентные пятна расположены на плавниках, и они могут быстро показать их друг другу и спрятать до того, как будут замечены хищником. Морды самцов циррилабруса покрыты красными флуоресцентными узорами, которые, возможно, позволяют им замечать незваных гостей. Это злобные маленькие рыбки; если им показать зеркало, они принимают угрожающую позу и пытаются начать драку с собственным отражением, принимая его за другую рыбу. По крайней мере, если они освещены обычным белым светом. Когда коллега Нико Тобеас Герлах поставил перед зеркалом фильтры, блокирующие красный свет, самцы не могли видеть флуоресцентные узоры и становились значительно менее агрессивными. Это означает, что флуоресценция может служить плакатным цветом, проявляющимся способом, о котором Конрад Лоренц даже не подозревал.

У Нико есть еще одна идея, которая может объяснить, почему так много флуоресцирующих рыб. Недавнее исследование под руководством Нильса Антеса показало, что красная флуоресценция широко распространена среди мелких хищников, например бычков. Они охотятся на еще более мелкую добычу, типа креветок, которые очень хорошо замаскированы на морском дне и практически незаметны, но кое-что их выдает – это глаза. Нико и его группа полагают, что флуоресцирующие глаза этих маленьких рыб, включая ту, которую он встретил в Красном море, на малых расстояниях могут светить достаточно ярко, чтобы глаза их добычи засветились под их воздействием.

Сделайте фото кошки или крокодила ночью со вспышкой, и вы увидите в темноте их светящиеся отраженным светом глаза. Флуоресцентные рыбы могут проделывать нечто подобное, только используя собственные глаза вместо лампочки. Красный свет одной пары глаз может заставить светиться другую. «Креветки, – говорит Нико, – очень хорошо замаскированы, за исключением глаз. Если заставить их глаза блестеть, камуфляж будет нарушен».

Его теория блестящих глаз может означать, что некоторые флуоресцентные рыбы используют трюк с изменением света так же, как фонареглазовые и малакосты используют свои биолюминесцентные фары, но только с менее ослепительным результатом. Как отмечает Нико, не все рыбы хотят выделяться и привлекать внимание: «У них наверняка для этого есть очень тонкие механизмы».

Однако, поскольку Нико новичок в области зрения рыб, ему приходится прикладывать много усилий, чтобы его идеи были приняты более маститыми учеными. «Чтобы убедить всех остальных, понадобится время», – признает Нико. Его группа рассматривает флуоресценцию рыб во всех возможных аспектах: что глаза рыб улавливают, как это влияет на их поведение, как они контролируют флуоресцентные узоры на своих телах. По словам Нико, они пока только выстраивают свои аргументы.