Чому скорпіони флуоресціюють

Флюоресценція — короткотривала (від пікосекунд до мілісекунд) люмінесценція.

Знайти скорпіонів у пустелі вночі зовсім нескладно.
Все, що вам потрібно, - це ультрафіолетовий ліхтар.
Усе тому, що скорпіони напрочуд флуоресцентні.
Це означає, що їхні тіла поглинають ультрафіолет, випромінюючи натомість видиме світло.
- Вони світяться цим яскравим неоново-зеленим кольором.
Але скорпіони - не єдині тварини, які флуоресціюють.
Медузи, земноводні, сови й навіть качкодзьоби світяться під ультрафіолетом.
Я зараз в пустелі біля Бейкерсфілду, Каліфорнія, шукаю скорпіонів з Карлом Клоком, професором біології в Каліфорнійському університеті.
Він досліджує флуоресценцію скорпіонів понад десять років.
- Якщо у вас є УФ-ліхтарик, і якщо вони там, ви їх легко помітите.
Мені здається, що він у позі самозахисту. Так?
- Так, він не дуже щасливий.
Зрозуміло.
- Я візьму своє спорядження для ловлі скорпіонів.
- Це шпатель для язика з жовтим флуоресцентним маркером.
- Тому його видно.
Зрозумів.
- Ось як їх зручно ловити: розміщуємо флакон позаду скорпіона, і підштовхуємо.
Це було вражаюче.
Гаразд. Спробуємо ще раз?
- Просто легенько штовхаємо його назад.
- Зазвичай краби самі задкують.
- Ось так. Тепер перехиляємо. Ой.
Неймовірно.
Гаразд. Я спробую його піймати.
Але чому скорпіони флуоресціюють?
- У мене є приблизно 12 гіпотез. Їх можна перевірити.
12 гіпотез про те, чому скорпіони світяться в УФ?
- Насправді, трохи менше.
- Майже всі скорпіони флуоресціюють.
- Я не бачив на власні очі, але ті, що живуть у печерах, не флуоресціюють.
- Та це лиш одна дуже мала група. Решта скорпіонів світяться в УФ.
- Це, ймовірно, реліктова ознака,
яка розвинулась ще в минулому, коли скорпіони вперше вийшли на сушу.
- Речовина з певною функцією, яка флуоресціює просто випадково.
- Багато речовин демонструють флуоресценцію, як-от внутрішні рідини нашого організму.
- Вони ніколи не піддаються впливу УФ,
тож ідея функціональності флуоресценції непереконлива.
- Ця річ також флуоресціює, але вочевидь не є скорпіоном.
- Це просто камінь.
- Колір трохи інший.
Але що це таке?
- Це пластик від Walpole ("Волпол").
Ясно.
Можливо, скорпіони флуоресціюють, щоб привабити комах?
- Так.
Як ви це перевірили?
- Я використав таких самих скорпіонів, як ці, і половину з них покрив УФ-непроникним лаком, щоб заблокувати флуоресценцію.
- Тоді я використав клейкий папір, виніс їх удень надвір, і розмістив поряд.
- Потім я порахував кількість пійманих літаючих комах на кожному листку.
Так...
- Ми повторили цей експеримент уночі: під час нового місяця, і під час повного місяця.
- І ось що ми виявили.
- Під час нового місяця кількість пійманих комах не залежала від того, чи була флуоресценція.
- Але під час повного місяця різниця була помітна: скорпіони, що світилися, "піймали" менше комах.
Це якось контрінтуїтивно.
- Це вказує на те, що моя гіпотеза була хибною.
- Так часто трапляється.
- Вони не використовують флуоресценцію для полювання.
- Насправді, флуоресценція погано впливає на їхню здатність ловити літаючих комах.
Дозвольте запитати.
Якщо флуоресценція є негативним фактором для скорпіона, то хіба це не вказує на те, що в ній має бути корисним щось інше?
- Точно. Має бути щось, на противагу.
Протилежне.
- Так. Скорпіони добре пристосовані до того, що вони роблять.
- Одна з найцікавіших речей полягає в тому, що вони здатні метаболізувати залізо і нікель.
- У їхніх клешнях тут, і на кінчиках ніг, є певна кількість заліза, що робить ці частини твердішими.
Залізо та нікель? А в кінчику хвоста?
- Так. Так.
- Бачите, колір тут трохи інший. Це через наявність заліза.
Оцей на вигляд дуже агресивний.
Мені от цікаво: як у них працює зір? Я бачив у них два ока.
- Отже, це серединні очі.
Ці дві темні плями?
- Так. Ось тут кластер з трьох очей.
- З іншого боку вони також є. Це бічні очі.
- Тож у них всього вісім очей.
А чи можуть вони сприймати світло частинами свого тіла, які не є очима?
- Так. Вони справді можуть.
В цьому експерименті дослідники поклали скорпіонів у наполовину накриті чашки Петрі.
Тоді вони освітили їх яскравим світлом, і всі скорпіони швидко сховалися під накритою частиною чашки.
Потім дослідники зафарбували очі скорпіонам, щоб ті не могли бачити, і повторили експеримент.
Але після увімкнення світла у 93% (дев'яноста трьох відсотках) випадків осліплені скорпіони все ще ховалися у затіненій частині.
Це стало відкриттям.
Скорпіонам не потрібні очі для сприймання світла.
Вони відчувають його своїм тілом.
- Це показало, що в них є екстраокулярна світлочутливість у хвості.
- Вони можуть сприймати світло хвостом.
- Це, звісно, не зір, але вони можуть так сприймати світло.
Хвіст скорпіона може реагувати на світло?
- Згідно з однією гіпотезою, вони так спілкуються між собою.
- Вони використовують хвіст насамперед для того, щоб виявити іншого скорпіона того ж виду для парування.
- Одна малоймовірна гіпотеза полягає в тому, що вони використовують хвіст для маскування, оскільки він поглинає УФ-випромінювання.
- Якщо вони сидять на поверхні, яка поглинає ультрафіолет, і у вас є хижак, який бачить у цьому діапазоні, як-от деякі сови,
то це дозволяє скорпіонам зливатися з поверхнею.
- Це можливо, але не так багато організмів бачать в ультрафіолеті, і не так багато тих, що їдять скорпіонів, бачать в УФ, тому це малоймовірно.
Давай, піймаємо.
- Зараз?
Тобі вдасться.
- Майже.
- Ось так. Бачиш?
- Вау.
- Ще одна ідея: скорпіони вийшли з води в силурійському періоді, дуже давно.
- І тоді від Сонця надходило набагато більше ультрафіолету, оскільки було мало озону й інших газів, які поглинають ультрафіолет.
- Одна з ідей - в тому, що ця речовина діє ніби сонцезахисний крем.
- Вона поглинає шкідливі ультрафіолетові фотони, і перетворює їх на менш енергетичні фотони, і таким чином запобігає їхньому проникненню вглиб тіла.
Заповзай у нірку.
Ось так.
Вдалося.
- Були й інші ідеї. Їх там лишилось небагато.
- Одна з них - це та, на якій я зрештою зупинився.
- Можливо, скорпіони використовують це явище для виявлення кількості світла навколо.
- Це був останній експеримент після відмови від початкової ідеї, яка виявилася хибною.
- Суть мого експерименту дуже проста: покладіть скорпіона в кожну чашку, а потім піддайте їх впливу ультрафіолетового випромінювання.
- Я порівняв, скільки часу вони провели під УФ і в тіні, скільки разів вони рухалися туди-сюди.
Ви тестували скорпіонів і з́ флуоресценцією, і без...
- Правильно.
- Я розробив спосіб видалення або, принаймні, зменшення здатності скорпіонів до флуоресценції, просто піддаючи їх тривалому впливу ультрафіолету.
- Простіше кажучи, речовина, яка викликає флуоресценцію в екзоскелеті скорпіонів, перестає світитися.
Тобто ви розщеплюєте її?
- Ця речовина вже не флуоресціює, і активність скорпіонів суттєво змінюється.
- Коли ви вмикаєте УФ випромінювання, нефлуоресцентні скорпіони поводяться так, ніби вони темряві.
- Їхня активність в темряві й в УФ не відрізнялася, в той час, як "флуоресцентні" особини знижували свою активність.
То який з цього висновок?
- Висновок полягає в тому, що флуоресцентні особини поводяться так, щоб виявляти опромінення ультрафіолетом, і реагувати на це.
- Інший дослідник, якого звати Дуглас Гаффін, придумав чудову фразу.
- Я повинен віддати йому належне.
- Він називає це фотонним детектором всього тіла.
- Тож, це частина їхньої сенсорної системи.
- Ми не знаємо, чому вони прагнуть виявити ультрафіолет настільки, що перетворили усе своє тіло на детектор фотонів.
- Це може бути пов’язано з визначенням того, чи варто їм виходити зі схованки вночі.
Ідея полягає в тому, що коли УФ потрапляє на тіло скорпіона, воно флуоресціює.
Хвіст розпізнає випромінюване зелене світло, і це попереджає скорпіона про необхідність якнайшвидше знайти укриття.
- Скорпіони можуть голодувати тривалий час. Їм не потрібно часто їсти.
- Вилазити назовні й шукати їжу небезпечно для них.
- Тому вони не вилазять в місячну ніч.
- Зазвичай, в місячну ніч можна побачити лише тих особин, яким вкрай потрібна їжа.
- Вони не вилазять, якщо ситі.
- Тому вони використовують цю здатність як сигнал про значення освітленості.
- Це своєрідний показник рівня небезпеки, а також ступеня голоду.
- Того, наскільки сильно потрібно вилізти назовні.
- Крабу доводиться обирати, вилазити йому назовні, або ж лишатися у схованці.

Автор: Цікава наука
Вакцинуйся!
ОСТАННІ КОМЕНТАРІ