У ночных рыб обнаружены биолюминисцентные навигационные огни

Обновлено: 18.09.2024

Рыба большой фонареглаз (Anomalops katoptron) способна двигаться в стаях даже ночью благодаря биолюминесцентным сигналам, которые особи подают друг другу. Научная статья об этом открытии опубликована в журнале PLoS ONE. Ученые считают, что и другие виды глубоководных рыб пользуются вспышками света для координации движений в стае.

Множество особей предпочитают плавать в стае, так как это дает защиту от хищников и снижает энергозатраты на плавание. При формировании группы и ее перемещении рыбы руководствуются главным образом зрением (хотя информация от органов боковой линии тоже имеет значение). Члены стаи должны быть похожи друг на друга, чтобы хищнику сложнее было выбрать какую-то одну жертву и следить за ее перемещениями. Направление движения рыбы меняют, если видят, что кто-то другой в стае его сменил. Поэтому косяки рыб можно наблюдать почти исключительно днем и на сравнительно небольшой глубине - то есть при наличии света. Для некоторых видов даже посчитана минимальная освещенность, ниже которой стаи начинают распадаться.

Исследователи из Род-Айлендского университета, Йельского университета и Университета Райса под руководством Дэвида Грубера из Американского музея естественной истории нашли исключение - вид, представители которого держатся стаями и в темноте. Это большой фонареглаз из семейства Anomalopidae (фонареглазовые).

Рыюы этого вида способны к биолюминесценции. В 2013 и 2016 годах ученые провели две экспедиции на Соломоновы острова. Они использовали высокочувствительные видеокамеры без дополнительных источников света. Оказалось, что большие фонареглазы ночью плавают в стаях. Некоторые особи при этом генерируют биолюминесцентные вспышки, в том числе при изменении направления движения. Находясь в косяке, немалая доля фонареглазов практически не пользуется биолюминесценцией, но тем не менее ориентируется на сигналы, которые подают другие особи, и поворачивает туда же, куда повернули они.

Как отмечает N+1, биолюминесценция часто используется для общения между живыми организмами, но раньше не было известно, что она позволяет координировать действия рыб в стае. Авторы статьи предполагают, что другие виды рыб - в частности, мезопелагические или обитающие даже на большей глубине - тоже могут собираться в косяки и двигаться в них слаженно с помощью световых сигналов.

Вашингтон, Иван Гридин

На Курилах обнаружили сеть потайных подземных ходов. / Ученые заявили о пользе космической радиации для мозга. / Известное лекарство от давления провоцирует развитие рака. Читать дальше


Рыба большой фонареглаз (Anomalops katoptron) способна двигается в стаях даже ночью благодаря биолюминесцентным сигналам, которые особи подают друг другу, сообщается в журнале PLoS ONE. Вероятно, и мезопелагические рыбы (то есть живущие на глубине от 200 до 1000 метров вне непосредственной близости дна) тоже пользуются вспышками света для координации движений в стае.

Четверть видов морских рыб значительное время передвигается стаями. Множество особей плывут в одном направлении и меняют его синхронно. Нахождение в стае дает защиту от хищников и снижает энергозатраты на плавание. При формировании группы и ее перемещении рыбы руководствуются главным образом зрением (хотя информация от органов боковой линии тоже имеет значение). Члены стаи должны быть похожи друг на друга, чтобы хищнику сложнее было выбрать какую-то одну жертву и следить за ее перемещениями. Направление движения рыбы меняют, если видят, что кто-то другой в стае его сменил. Поэтому косяки рыб можно наблюдать почти исключительно днем и на сравнительно небольшой глубине — то есть при наличии света. Для некоторых видов даже посчитана минимальная освещенность, ниже которой стаи начинают распадаться.

Исследователи из Род-Айлендского университета, Йельского университета и Университета Райса под руководством Дэвида Грубера (David Gruber) из Американского музея естественной истории нашли исключение — вид, представители которого держатся стаями и в темноте. Это большой фонареглаз (Anomalops katoptron) из семейства Anomalopidae (фонареглазовые). Он, как и другие члены этого семейства, способен к биолюминесценции. Ее в данном случае обеспечивают симбиотические бактерии Candidatus Photodesmus katoptron, которые скапливаются в специальном парном органе по бокам головы. Фонареглазовые, в отличие от многих способных к биолюминесценции рыб, обитают не только на большой глубине. Сам Anomalops katoptron предпочитает держаться в 2 — 400 метрах от поверхности.


A — взрослая особь Anomalops katoptron, B — биолюминесцентный орган рыбы крупным планом (белый, под глазом)

David F. Gruber et al. / PLoS ONE, 2019

В 2013 и 2016 годах ученые провели две экспедиции на Соломоновы острова, где с помощью высокочувствительных видеокамер без дополнительных источников света по ночам регистрировали перемещение тысяч фонареглазов. Видеоролики делили на кадры, на каждом кадре определяли положение конкретной особи. По данным с видео исследователи построили модель, учитывающую скорость перемещения рыб, расстояние между особями и некоторые другие параметры.

Оказалось, что большие фонареглазы ночью плавают в стаях. Некоторые особи при этом генерируют биолюминесцентные вспышки, в том числе при изменении направления движения. Находясь в косяке, немалая доля фонареглазов практически не пользуется биолюминесценцией, но тем не менее ориентируется на сигналы, которые подают другие особи, и поворачивает туда же, куда повернули они. Моделирование перемещения стаи фонареглазов показало, что она сохраняет свою структуру, пока хотя бы 5 процентов ее членов генерируют вспышки. Остальные могут этого не делать, и тогда они становятся менее заметными для хищников (правда, ни одного хищника во время съёмок не зарегистрировали, так что это лишь теоретическое предположение). Однако люминесценция помогает фонареглазам находить пищу, так что вообще не светиться они не могут.

Биолюминесценция часто используется для общения между живыми организмами, но раньше не было известно, что она позволяет координировать действия рыб в стае. Авторы статьи предполагают, что другие виды рыб — в частности, мезопелагические или обитающие даже на большей глубине — тоже могут собираться в косяки и двигаться в них слаженно с помощью световых сигналов. Кроме того, данные нового исследования полезны для создания рыбы-робота, который будет изучать поведение биолюминесцентных видов, имитируя свойственные им вспышки.

Фонареглазам биолюминесценцию обеспечивают бактерии. Кроме микроорганизмов светиться умеют еще медузы, членистоногие и некоторые грибы. Одному из них, Neonothopanus gardneri, люминесценция помогает привлекать насекомых, чтобы те распространяли его споры как можно дальше.


Рыба большой фонареглаз (Anomalops katoptron) способна двигается в стаях даже ночью благодаря биолюминесцентным сигналам, которые особи подают друг другу, сообщается в журнале PLoS ONE. Вероятно, и мезопелагические рыбы (то есть живущие на глубине от 200 до 1000 метров вне непосредственной близости дна) тоже пользуются вспышками света для координации движений в стае.

Четверть видов морских рыб значительное время передвигается стаями. Множество особей плывут в одном направлении и меняют его синхронно. Нахождение в стае дает защиту от хищников и снижает энергозатраты на плавание. При формировании группы и ее перемещении рыбы руководствуются главным образом зрением (хотя информация от органов боковой линии тоже имеет значение). Члены стаи должны быть похожи друг на друга, чтобы хищнику сложнее было выбрать какую-то одну жертву и следить за ее перемещениями. Направление движения рыбы меняют, если видят, что кто-то другой в стае его сменил. Поэтому косяки рыб можно наблюдать почти исключительно днем и на сравнительно небольшой глубине — то есть при наличии света. Для некоторых видов даже посчитана минимальная освещенность, ниже которой стаи начинают распадаться.

Исследователи из Род-Айлендского университета, Йельского университета и Университета Райса под руководством Дэвида Грубера (David Gruber) из Американского музея естественной истории нашли исключение — вид, представители которого держатся стаями и в темноте. Это большой фонареглаз (Anomalops katoptron) из семейства Anomalopidae (фонареглазовые) . Он, как и другие члены этого семейства, способен к биолюминесценции. Ее в данном случае обеспечивают симбиотические бактерии Candidatus Photodesmus katoptron, которые скапливаются в специальном парном органе по бокам головы. Фонареглазовые, в отличие от многих способных к биолюминесценции рыб, обитают не только на большой глубине. Сам Anomalops katoptron предпочитает держаться в 2 — 400 метрах от поверхности.


A — взрослая особь Anomalops katoptron, B — биолюминесцентный орган рыбы крупным планом (белый, под глазом)

David F. Gruber et al. / PLoS ONE, 2019

В 2013 и 2016 годах ученые провели две экспедиции на Соломоновы острова, где с помощью высокочувствительных видеокамер без дополнительных источников света по ночам регистрировали перемещение тысяч фонареглазов. Видеоролики делили на кадры, на каждом кадре определяли положение конкретной особи. По данным с видео исследователи построили модель, учитывающую скорость перемещения рыб, расстояние между особями и некоторые другие параметры.

Оказалось, что большие фонареглазы ночью плавают в стаях. Некоторые особи при этом генерируют биолюминесцентные вспышки, в том числе при изменении направления движения. Находясь в косяке, немалая доля фонареглазов практически не пользуется биолюминесценцией, но тем не менее ориентируется на сигналы, которые подают другие особи, и поворачивает туда же, куда повернули они. Моделирование перемещения стаи фонареглазов показало, что она сохраняет свою структуру, пока хотя бы 5 процентов ее членов генерируют вспышки. Остальные могут этого не делать, и тогда они становятся менее заметными для хищников (правда, ни одного хищника во время съёмок не зарегистрировали, так что это лишь теоретическое предположение). Однако люминесценция помогает фонареглазам находить пищу, так что вообще не светиться они не могут.

Биолюминесценция часто используется для общения между живыми организмами, но раньше не было известно, что она позволяет координировать действия рыб в стае. Авторы статьи предполагают, что другие виды рыб — в частности, мезопелагические или обитающие даже на большей глубине — тоже могут собираться в косяки и двигаться в них слаженно с помощью световых сигналов. Кроме того, данные нового исследования полезны для создания рыбы-робота, который будет изучать поведение биолюминесцентных видов, имитируя свойственные им вспышки.

Фонареглазам биолюминесценцию обеспечивают бактерии. Кроме микроорганизмов светиться умеют еще медузы, членистоногие и некоторые грибы. Одному из них, Neonothopanus gardneri, люминесценция помогает привлекать насекомых, чтобы те распространяли его споры как можно дальше.

В лаборатории биотехнологов из Института биоорганической химии РАН выросли растения табака, которые осветили все вокруг мягким зеленым светом. На очереди — петуния, затем орхидеи или розы. Один из создателей растений, Илья Ямпольский, рассказал N + 1, как скоро живые светильники появятся в продаже, достаточно ли их света для чтения и почему это не просто игрушка, а новый инструмент для научных исследований.

Как ярко?

Разные части растений светятся с разной яркостью. Например, листья выращенных нами растений светились с интенсивностью около 20 миллиардов фотонов в минуту на квадратный сантиметр, а цветы — порядка 30 миллиардов.

Ученые обнаружили у ночных рыб габаритные огни

Рыба большой фонареглаз (Anomalops katoptron) способна двигаться в стаях даже ночью благодаря биолюминесцентным сигналам, которые особи подают друг другу. Научная статья об этом открытии опубликована в журнале PLoS ONE. Ученые считают, что и другие виды глубоководных рыб пользуются вспышками света для координации движений в стае.

Множество особей предпочитают плавать в стае, так как это дает защиту от хищников и снижает энергозатраты на плавание. При формировании группы и ее перемещении рыбы руководствуются главным образом зрением (хотя информация от органов боковой линии тоже имеет значение). Члены стаи должны быть похожи друг на друга, чтобы хищнику сложнее было выбрать какую-то одну жертву и следить за ее перемещениями. Направление движения рыбы меняют, если видят, что кто-то другой в стае его сменил. Поэтому косяки рыб можно наблюдать почти исключительно днем и на сравнительно небольшой глубине - то есть при наличии света. Для некоторых видов даже посчитана минимальная освещенность, ниже которой стаи начинают распадаться.

Исследователи из Род-Айлендского университета, Йельского университета и Университета Райса под руководством Дэвида Грубера из Американского музея естественной истории нашли исключение - вид, представители которого держатся стаями и в темноте. Это большой фонареглаз из семейства Anomalopidae (фонареглазовые).

Рыюы этого вида способны к биолюминесценции. В 2013 и 2016 годах ученые провели две экспедиции на Соломоновы острова . Они использовали высокочувствительные видеокамеры без дополнительных источников света. Оказалось, что большие фонареглазы ночью плавают в стаях. Некоторые особи при этом генерируют биолюминесцентные вспышки, в том числе при изменении направления движения. Находясь в косяке, немалая доля фонареглазов практически не пользуется биолюминесценцией, но тем не менее ориентируется на сигналы, которые подают другие особи, и поворачивает туда же, куда повернули они.

Как отмечает N+1, биолюминесценция часто используется для общения между живыми организмами, но раньше не было известно, что она позволяет координировать действия рыб в стае. Авторы статьи предполагают, что другие виды рыб - в частности, мезопелагические или обитающие даже на большей глубине - тоже могут собираться в косяки и двигаться в них слаженно с помощью световых сигналов.


Рыба большой фонареглаз (Anomalops katoptron) способна двигается в стаях даже ночью благодаря биолюминесцентным сигналам, которые особи подают друг другу, сообщается в журнале PLoS ONE. Вероятно, и мезопелагические рыбы (то есть живущие на глубине от 200 до 1000 метров вне непосредственной близости дна) тоже пользуются вспышками света для координации движений в стае.

Четверть видов морских рыб значительное время передвигается стаями. Множество особей плывут в одном направлении и меняют его синхронно. Нахождение в стае дает защиту от хищников и снижает энергозатраты на плавание. При формировании группы и ее перемещении рыбы руководствуются главным образом зрением (хотя информация от органов боковой линии тоже имеет значение). Члены стаи должны быть похожи друг на друга, чтобы хищнику сложнее было выбрать какую-то одну жертву и следить за ее перемещениями. Направление движения рыбы меняют, если видят, что кто-то другой в стае его сменил. Поэтому косяки рыб можно наблюдать почти исключительно днем и на сравнительно небольшой глубине — то есть при наличии света. Для некоторых видов даже посчитана минимальная освещенность, ниже которой стаи начинают распадаться.

Исследователи из Род-Айлендского университета, Йельского университета и Университета Райса под руководством Дэвида Грубера (David Gruber) из Американского музея естественной истории нашли исключение — вид, представители которого держатся стаями и в темноте. Это большой фонареглаз (Anomalops katoptron) из семейства Anomalopidae (фонареглазовые) . Он, как и другие члены этого семейства, способен к биолюминесценции. Ее в данном случае обеспечивают симбиотические бактерии Candidatus Photodesmus katoptron, которые скапливаются в специальном парном органе по бокам головы. Фонареглазовые, в отличие от многих способных к биолюминесценции рыб, обитают не только на большой глубине. Сам Anomalops katoptron предпочитает держаться в 2 — 400 метрах от поверхности.


A — взрослая особь Anomalops katoptron, B — биолюминесцентный орган рыбы крупным планом (белый, под глазом)

David F. Gruber et al. / PLoS ONE, 2019

В 2013 и 2016 годах ученые провели две экспедиции на Соломоновы острова , где с помощью высокочувствительных видеокамер без дополнительных источников света по ночам регистрировали перемещение тысяч фонареглазов. Видеоролики делили на кадры, на каждом кадре определяли положение конкретной особи. По данным с видео исследователи построили модель, учитывающую скорость перемещения рыб, расстояние между особями и некоторые другие параметры.

Оказалось, что большие фонареглазы ночью плавают в стаях. Некоторые особи при этом генерируют биолюминесцентные вспышки, в том числе при изменении направления движения. Находясь в косяке, немалая доля фонареглазов практически не пользуется биолюминесценцией, но тем не менее ориентируется на сигналы, которые подают другие особи, и поворачивает туда же, куда повернули они. Моделирование перемещения стаи фонареглазов показало, что она сохраняет свою структуру, пока хотя бы 5 процентов ее членов генерируют вспышки. Остальные могут этого не делать, и тогда они становятся менее заметными для хищников (правда, ни одного хищника во время съёмок не зарегистрировали, так что это лишь теоретическое предположение). Однако люминесценция помогает фонареглазам находить пищу, так что вообще не светиться они не могут.

Биолюминесценция часто используется для общения между живыми организмами, но раньше не было известно, что она позволяет координировать действия рыб в стае. Авторы статьи предполагают, что другие виды рыб — в частности, мезопелагические или обитающие даже на большей глубине — тоже могут собираться в косяки и двигаться в них слаженно с помощью световых сигналов. Кроме того, данные нового исследования полезны для создания рыбы-робота, который будет изучать поведение биолюминесцентных видов, имитируя свойственные им вспышки.

Фонареглазам биолюминесценцию обеспечивают бактерии. Кроме микроорганизмов светиться умеют еще медузы, членистоногие и некоторые грибы. Одному из них, Neonothopanus gardneri, люминесценция помогает привлекать насекомых, чтобы те распространяли его споры как можно дальше.

David F. Gruber et al. / PLoS ONE, 2019

Рыба большой фонареглаз (Anomalops katoptron) способна двигается в стаях даже ночью благодаря биолюминесцентным сигналам, которые особи подают друг другу, сообщается в журнале PLoS ONE. Вероятно, и мезопелагические рыбы (то есть живущие на глубине от 200 до 1000 метров вне непосредственной близости дна) тоже пользуются вспышками света для координации движений в стае.

Четверть видов морских рыб значительное время передвигается стаями. Множество особей плывут в одном направлении и меняют его синхронно. Нахождение в стае дает защиту от хищников и снижает энергозатраты на плавание. При формировании группы и ее перемещении рыбы руководствуются главным образом зрением (хотя информация от органов боковой линии тоже имеет значение). Члены стаи должны быть похожи друг на друга, чтобы хищнику сложнее было выбрать какую-то одну жертву и следить за ее перемещениями. Направление движения рыбы меняют, если видят, что кто-то другой в стае его сменил. Поэтому косяки рыб можно наблюдать почти исключительно днем и на сравнительно небольшой глубине — то есть при наличии света. Для некоторых видов даже посчитана минимальная освещенность, ниже которой стаи начинают распадаться.

Исследователи из Род-Айлендского университета, Йельского университета и Университета Райса под руководством Дэвида Грубера (David Gruber) из Американского музея естественной истории нашли исключение — вид, представители которого держатся стаями и в темноте. Это большой фонареглаз (Anomalops katoptron) из семейства Anomalopidae (фонареглазовые). Он, как и другие члены этого семейства, способен к биолюминесценции. Ее в данном случае обеспечивают симбиотические бактерии Candidatus Photodesmus katoptron, которые скапливаются в специальном парном органе по бокам головы. Фонареглазовые, в отличие от многих способных к биолюминесценции рыб, обитают не только на большой глубине. Сам Anomalops katoptron предпочитает держаться в 2 — 400 метрах от поверхности.

Оказалось, что большие фонареглазы ночью плавают в стаях. Некоторые особи при этом генерируют биолюминесцентные вспышки, в том числе при изменении направления движения. Находясь в косяке, немалая доля фонареглазов практически не пользуется биолюминесценцией, но тем не менее ориентируется на сигналы, которые подают другие особи, и поворачивает туда же, куда повернули они. Моделирование перемещения стаи фонареглазов показало, что она сохраняет свою структуру, пока хотя бы 5 процентов ее членов генерируют вспышки. Остальные могут этого не делать, и тогда они становятся менее заметными для хищников (правда, ни одного хищника во время съёмок не зарегистрировали, так что это лишь теоретическое предположение). Однако люминесценция помогает фонареглазам находить пищу, так что вообще не светиться они не могут.

Биолюминесценция часто используется для общения между живыми организмами, но раньше не было известно, что она позволяет координировать действия рыб в стае. Авторы статьи предполагают, что другие виды рыб — в частности, мезопелагические или обитающие даже на большей глубине — тоже могут собираться в косяки и двигаться в них слаженно с помощью световых сигналов. Кроме того, данные нового исследования полезны для создания рыбы-робота, который будет изучать поведение биолюминесцентных видов, имитируя свойственные им вспышки.

Фонареглазам биолюминесценцию обеспечивают бактерии. Кроме микроорганизмов светиться умеют еще медузы, членистоногие и некоторые грибы. Одному из них, Neonothopanus gardneri, люминесценция помогает привлекать насекомых, чтобы те распространяли его споры как можно дальше.

Как это работает?

Сам эффект называется «биолюминесценция» — это нетепловое свечение в живой системе. Светятся светлячки, некоторые глубоководные рыбы, грибы, бактерии. Свечение происходит благодаря окислению молекул люциферинов ферментом люциферазой. Всего известно около 40 биолюминесцентных систем, включающих семь различных типов люцифераз.

Предоставлено пресс-службой Российского научного фонда

Светящихся растений в природе не бывает. Сделать их искусственно пытались и раньше: например, десять лет назад группа под руководством Александра Кричевского встроила бактериальную люминесцентную систему в растения, но сделать их достаточно яркими не получилось: оказалось сложно совместить прокариотическую биохимическую цепочку с эукариотами.

В 2017 году наша группа описала люминесцентную систему грибов. Мы изучили синтез люциферина во вьетнамском светящемся грибе Neonotopanus nambi и выяснили, что грибной люциферин — это 3-гидроксигиспидин, который образуется из кофейной кислоты, обычного метаболита растений, поэтому химический цикл назвали «циклом кофейной кислоты». Через год мы определили все гены, отвечающие за этот процесс, что открыло возможность воспроизвести его в других организмах.

Примерно полгода назад наша группа, в которую вошли ученые из ИБХ РАН, компаний Planta и «Биотрон», впервые получили светящееся растение: вставили в геном табака Nicotiana tabacum гены гриба, которые кодируют ферменты синтеза грибного люциферина (гиспидина) из кофейной кислоты, ген люциферазы и фермент для превращения окисленного люциферина обратно в кофейную кислоту. Растения, которые мы получили, светятся в 10-100 раз ярче «бактериальных». Теперь результаты эксперимента, который поддерживало «Сколково» и РНФ, опубликованы в Nature Biotechnology.

Кофейная кислота есть во всех растениях, поэтому светиться, в принципе, можно заставить любое.

Читайте также: