ОСЬМИНОГИ, КАЛЬМАРЫ, КАРАКАТИЦЫ

Светящиеся органы кальмаров фотофоры. Вещества для биологического света — люциферин и люцифераза

ЛАМПОЧКИ БЕЗ НАКАЛИВАНИЯ

Жан Верани любил приходить на берег моря, когда рыбаки возвращались с уловом. Диковинных животных привозили их лодки.

Однажды недалеко от Ниццы он увидел на берегу толпу людей. В сети попалось существо, совершенно необычное. Тело толстое — мешком, как у осьминога, но щупалец десять и связаны они тонкой перепонкой, словно зонтиком.

Верани опустил причудливого пленника в ведро с морской водой и «в тот же момент,— пишет он,— я был захвачен удивительным зрелищем сверкающих пятен, которые появились на коже животного. То это был голубой луч сапфира, который слепил меня, то опаловый топаза, то оба богатых оттенками цвета смешивались в великолепном сиянии, окружавшем ночью моллюска, и он казался одним из самых чудеснейших творений природы».

Так Жан Батист Верани, молодой французский натуралист, открыл в 1834 году биолюминисценцию головоногих моллюсков . Он не ошибся, когда решил, что многочисленные голубоватые точки на теле животного — светящиеся органы (фотофоры). У глубоководного кальмара гистиотевтиса, которого исследовал Верани, около двухсот таких фонариков, некоторые из них достигают в диаметре 7,5 миллиметра — настоящие прожектора!

Устройство светящихся органов у кальмаров иное, нежели у каракатиц, и с точки зрения оптической техники более совершенное. Фотофор по конструкции напоминает прожектор или автомобильную фару. И форма у него приблизительно такая же — полусферическая. Орган покрыт со всех сторон, кроме обращенной наружу светящейся поверхности, черным, светонепроницаемым слоем. Дно его выстлано блестящей тканью. Это зеркальный рефлектор. Непосредственно перед ним расположен источник света — фотогенное тело, масса фосфоресцирующих клеток.

У гистеотевтиса около двухсот светящихся органов, некоторые «фары»

достигают в диаметре 7,5 мм!

Светящиеся органы кальмаров наделены ещё целым рядом других оптических устройств.

У каллитейтиса, например, исходящий от фотогенной массы свет пересекает косо поставленное «зеркало. Особые мускулы поворачивают зеркало в разные стороны, и луч света меняет своё направление.

Есть в фотофорах и светофильтры — экраны из разноцветных клеток. Иногда роль светофильтра выполняет цветной рефлектор.

Нередко один моллюск обладает осветительными средствами десяти различных конструкций.

Некоторые кальмары буквально усеяны крупными и мелкими фотофорами и не только снаружи, но и изнутри. Многие носят под мантией «пояс огнённых драгоценных камней». Свет от сияющих «камней» проникает наружу через прозрачные «окна» в коже и мускулатуре этих животных. Часто фотофоры сидят на глазах — на «веках» или даже на самом глазном яблоке, а иногда они сливаются в сплошные полосы, окружающие глазную орбиту светящимся полукольцом.

У таксеумы и батотаумы, причудливых обитателей глубин, глаза сидят на длинных стебельках и каждый глаз наделён мощными фотофорами. У этих кальмаров, замечает Фрэнк Лейн, сразу два оптических прибора — дальномеры и прожекторы.

Фотофоры на глазах обнаружены не только у кальмаров, но и некоторых глубоководных раков и рыб. Очевидно, приближенный к самым глазам источник света помогает рассматривать близко находящиеся предметы. О дальнем зрении на глубинах не может быть и речи.

Светящиеся органы кальмаров работают очень экономно: восемьдесят и даже девяносто три процента излучаемого ими света составляют лучи с короткой волной и только несколько процентов — тепловые лучи. В электрической лампочке лишь четыре процента подведённой энергии преобразуется в свет, а девяносто шесть процентов — в тепло. В неоновой лампе коэффициент полезного действия несколько выше — до десяти процентов.

Удалось ли биологам установить, какие процессы протекают в миниатюрных природных фонариках, заставляя их гореть без огня, светиться без накаливания?

ХИМИЯ ЖИВОГО СВЕТА

Два вещества необходимы для производства биологического света — люциферин и люцифераза.

Люциферин очень сложное органическое вещество, близкое к витамину К и содержащее (по некоторым данным) фосфор, образуется в светящихся органах животного под влиянием фермента фотогеназы.

Ещё одно вещество — принимает участие в производстве «холодного огня» — кислород. Без кислорода свет не возникает, потому что биолюминесценция — это ведь медленное сгорание, окисление высокопродуктивного горючего — люциферина. «Воспламенителем» служит фермент люцифераза (белок, содержащий, по-видимому, тяжёлый металл, подобно гемоглобину крови). Взаимодействие люциферина, люциферазы и кислорода происходит в фотогенной массе фотофора.

Иногда наблюдали свечение фотофоров даже у мёртвых животных. Извлечённое из светящихся органов и высушенное фотогенное вещество начинает светиться в пробирке, если его слегка смочить водой. Высушенные рачки остракоды, например, более тридцати лет сохраняют способность светиться.

В минувшей войне сушеные рачки заменяли японским офицерам и потайные фонарики: взяв на ладонь щепотку остракод и слегка смочив их, можно было прочесть донесение или рассмотреть карту.

СВЕТЯТСЯ ЛИ ОСЬМИНОГИ?

Зоологами описано уже двадцать семь видов светящихся каракатиц — около двенадцати процентов всех известных науке видов этих животных. Светящихся кальмаров значительно больше — свыше ста видов (60%). Дело в том, что среди кальмаров много глубоководных видов. А светящиеся органы развиваются, как известно, главным образом у обитателей глубин. Каракатицы держатся у берегов на небольшой глубине, обычно до двухсот метров, то есть выше так называемого «светового порога».

Обычные спруты — тоже жители прибрежных вод. Но есть и глубоководные осьминоги, однако и они лишены, как правило, фотофоров. Факт этот тем более странный, что родные их братья кальмары производят свет в расточительном изобилии.

До недавнего времени известно было только два вида светящихся осьминогов — «адский осьминог-вампир» и слепая цирротаума. У чёрного, как ночь, осьминога-вампира спина усеяна мелкими светящимися точками. А в основании щупалец у него две большие яркие «фары».

Цирротаума — животное безглазое, хрупкое и прозрачное, как медуза. И светящиеся органы у неё необычные: спрятаны в присосках. Вернее, в бывших присосках. Чашечки их атрофировались, а ножки вздулись в виде усечённых веретен.

В «веретенах» и разместились источники света .

ОТКРЫТИЕ НА С. Р. Т. - 662

Летом 1953 года в северо-западной части Тихого океана плавало небольшое судёнышко — средний рыболовный тральщик дальневосточного флота С. Р. Т. - 662. На корабле работали научные сотрудники Института океанологии АН СССР.

Однажды ночью они заметили в море каких-то крошечных созданий, окружённых сияющим ореолом, которые лениво «парили» у самой поверхности, медленно шевеля щупальцами. Свет исходил от концов щупалец.

Зоологи поймали стайку светлячков.

Так был добыт третий член светящегося трио осьминогов.

Мне посчастливилось изучить эту находку. Осьминог оказался неизвестным науке видом. Принадлежит он к роду мелких пелагических  осьминогов — тремоктопусов, но отличается от них светящимися органами, которых лишены все известные до сих пор тремоктопусы. Крупными фотофорами наделены у него только самки.

Я назвал этого редкостного осьминога светящимся тремоктопусом — Tremoctopus lucifer.

Возможно, что тремоктопус-люцифер только первый из восьмируких «светлячков», которых предстоит ещё изучить зоологам.

Свечение осьминогов (и даже не пелагических, а обыкновенных, прибрежных) описали некоторые заслуживающие полного доверия исследователи. Чарлз Дарвин один из них. Во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль» он держал в каюте осьминога. Когда наступала ночь, осьминог начинал тускло фосфоресцировать. Свет исходил не от каких-либо определённых органов, а от всей его поверхности. Очевидно, светился не сам осьминог, а бактерии, которые поселились в покрывающей его слизи.

По той же причине одна садовая улитка из Тенерифа наделала как-то много шуму. Известно, что сухопутные моллюски не светятся , а эта улитка светилась. Решили было, что она принадлежит к особому роду светящихся улиток и назвали её фосфораксом.

Выяснилось, однако, что и другие улитки и слизки влажными теплыми ночами тускло фосфоресцируют. Светятся бактерии, которые находят приют на слизистой поверхности иx тела .

Нечто подобное, очевидно, происходит и с осьминогами. А когда-то, миллионы лет назад, случилось и с каракатицами. Их предки сумели тогда извлечь пользу из временного поселения на своей спине светящихся бактерий. Они позаботились приготовить для них квартиру со всеми удобствами — в процессе эволюции образовался мицетом. И бактерии с поверхности тела переселились на постоянное местожительство под мантию своего гостеприимного хозяина, в «пузырёк».

Из случайной встречи развились и многие другие формы симбиоза.

ЭТО ЧТО-ТО СКАЗОЧНОЕ

Миллионы украшенных огнями «живых ракет» снуют взад и вперёд в глубинах океана. Ночью глубоководные кальмары поднимаются к поверхности моря, и тогда великолепное зрелище подводной иллюминации становится доступным для людей. Но, увы!— немногим исследователям посчастливилось быть свидетелями этой сверкающей пантомимы.

Люди, видевшие светящихся кальмаров во всем блеске их сияющего великолепия, описывают свои наблюдения словами, полными восторга и восхищения.

Зоологи с немецкого исследовательского судна «Вальдивия» поймали однажды в глубинах Индийского океана двух небольших кальмарчиков. Их немедленно посадили в ледяную морскую воду. Кальмары некоторое время жили и озаряли затемненную каюту мерцанием своих чудесных огней.

Карл Хун, зоолог с «Вальдивии», пишет, что со стороны казалось, будто «тело кальмара украшено диадемой из драгоценных камней. Средние фотофоры на глазах животного сверкали ультрамариновой лазурью, свет крайних напоминал блеск жемчуга, а огни нижней поверхности мантии сияли рубином.

Фотофоры позади них испускали снежно- белое сияние, кроме одного в центре, свет которого был небесно-голубым. Это было великолепное зрелище!».

Кальмар-светляк, хотару-ика, обитает в глубинах Тихого океана. Каждый год в апреле — июне миллиардные стаи хотару- ика подходят к самым берегам Японии (главным образом в залив Таяма) для размножения, Рыбаки в эту пору вылавливают тонны сверкающих кальмаров, которые идут — увы! — на удобрение, так как не годятся в пищу из-за своих мелких размеров.

Японский учёный Ватасе, именем которого был назван позднее кальмар-светляк, описал один из таких уловов.

Когда сети подтягивали к берегу, они сверкали тысячами голубоватых искорок.

«Сотни маленьких пятнышек разбросаны по всему телу кальмара... Днём это невзрачные точки, но ночью они сияют, как звёзды на небе. Очень интересно рассматривать их под микроскопом. Каждое пятнышко затянуто наползающими друг на друга чёрными клетками (хроматофорами). Открыто лишь небольшое отверстие, через которое пробивается свет. Он так ярок, что напоминает луч солнца, проникающий в тёмную комнату через дыру в оконной занавеске. Когда кальмар хочет погасить свет, хроматофоры расширяются и покрывают весь орган».

Хотару-ика не велик, не больше указательного пальца, но у него по три крупных фотофора на концах нижней пары щупалец, по пять на каждом глазу и сотни мелких органов рассеяны по всему телу. Они могут вспыхивать одновременно или порознь. Сияние огней на концах щупалец затмевает своим блеском свет других фотофоров.

Эти огоньки горят так ярко, пишет биолог Ишикава, что «в темноте заметны лишь два быстро двигающихся лучезарных тела. Колебания невидимых щупалец вызывают периодические ослепительные вспышки, подобно световым эффектам электрического замыкания. Это что-то сказочное!» .

ПО КАКОМУ СЛУЧАЮ ИЛЛЮМИНАЦИЯ?

Маленькая лампочка ра-раки сослужила добрую службу рыбакам из Полинезии. Рыбы глубин охотно клюют на светящуюся приманку. Во мраке пучины огонёк— это жизнь! Здесь все зажигают опознавательные огни. Их разнообразие заменяет жителям вечной ночи яркую окраску обитателей суши. Животные одного вида находят друг друга по сиянию привычных огней. Самцы и самки идут на свидание, оповещая друг друга световыми сигналами. Где любовь, там и коварство. Зубастые хищники расставляют хитроумные ловушки на пути влюблённых.

Вот во мраке мерцает огонёк. То вправо метнется, то подскочит вверх. Затерянный во мгле одинокий призыв.

А вот и другой огонёк ищет друга. Нерешительно приближается: не западня ли здесь? Западня! Огонек спешит назад, но поздно! Зубастая пасть настигла одинокого искателя приключений. Мгновение—и он в ненасытном желудке. Рыба-удильщик поймала на огонёк добычу.

Их много в глубинах моря, этих удильщиков. У одних из головы, у других из спины растет тонкая и длинная удочка. На конце удочки горит фонарик — приманка. А крючок — острые зубы.

У некоторых рыб-удильщиков удочки раз в двенадцать длиннее тела. Представляете себе рыболова с удилищем до седьмого этажа?

Но рыбы ловко управляются с громоздкой снастью. Впрочем, на дне моря ведь и простора больше...

Ило, чтобы поймать рыб бездны, позаимствовал у каракатицы её «лампочку». Кальмары же носят на концах щупалец свои огоньки. Это приманка. Но удилища здесь — длинные щупальца, усаженные крючками, не стальными — роговыми, но острыми, как стальная бритва.

У хиротевтиса щупальца в пятнадцать раз длиннее тела. Ядовитые и липкие железы, как бутоны, покрывают их стебли. Мелкие животные устремляются на огонёк и приклеиваются к щупальцам, словно мухи к липкой бумаге. Кальмару остается лишь «обсосать» свои удилища.

А гетеротевтису свет нужен для защиты. Яркие вспышки фейерверка приводят в замешательство голодного врага.

Защита, сигнализация, привлечение друга и, конечно, освещение

—        разные назначения у биолюминесценции, одного из самых удивительных и красивых явлений природы.