Остракоды – своеобразные животные. Эти ракообразные размером не больше семени кунжута имеют раковину, похожую на раковину моллюска, и часто лишены жабр.
Как и многие морские существа, некоторые остракоды используют преимущества биолюминесценции, 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 восхитительные световые эффекты, остракоды-ципридиниды выделяют немного слизи, введенной ферментом и реагентом, а затем уплывают от светящегося шара, чтобы повторить действие снова. В результате получается след из исчезающих эллипсов или блуждающих огней, висящих в толще воды.
И длина каждого из этих импульсов – главный компонент проявления ухаживания. Некоторые из них быстрые, как старомодные лампы-вспышки, сказал Хенсли, в то время как другие задерживаются в воде.
По словам Хенсли, в классическом сценарии вы ожидаете найти четкую корреляцию между продолжительностью вспышки и структурой фермента, ответственного за нее. "И это верно для некоторых видов, но не для всех видов."
Вместо этого Хенсли и его коллеги обнаружили, что на продолжительность световых импульсов влияют два механизма.
Животное, использующее ферменты с более низкой скоростью реакции, будет создавать более длительное свечение, но то же самое будет и у животного, которое выплевывает большее количество реагента, что требует больше времени для истощения ферментов. Оба эти фактора используются 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 свой свет, Хенсли мог изучать химию отдельно от поведения самого животного.
Сравните это со светлячками, у которых реакция происходит внутри их тел. В результате оно все время находится под контролем поведения животного, объяснил Тодд Окли, профессор кафедры экологии, эволюции и морской биологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, а также 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 то, как разные виды будут развиваться в будущем. Например, если один вид имеет тенденцию к более длительным импульсам, они могут столкнуться с максимумом того, на что способен фермент.
Без способности повышать эффективность фермента, этот вид может эволюционировать и использовать большее количество химического вещества за импульс для достижения более длительной вспышки.
В настоящее время Хенсли изучает, как определенные изменения фермента влияют на его способность производить свет: заставляют его работать быстрее, медленнее или совсем 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 спаривания остракод.
Например, они хотели бы определить, насколько важна длина импульса для женских остракод по сравнению с такими аспектами, как расстояние или направление. Самцы определенных видов синхронизируют свои проявления в окружении других самцов, создавая завораживающее подводное световое шоу.
Хенсли планирует более внимательно 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 это происходит на самом деле."