Кальмар Watasenia scintillans
Многие головоногие моллюски, или цефалоподы, — кальмары и каракатицы, вампиротеутисы и спирулы, а также некоторые осьминоги — способны к биолюминесценции. Как и у большинства морских обитателей, свечение у головоногих происходит за счет окисления люциферина кислородом в присутствии фермента люциферазы в специальных органах — фотофорах, хотя некоторые цефалоподы используют свечение симбиотических люминесцирующих бактерий. Но ярче всех светится кальмар Watasenia scintillans (на фото), за эту свою особенность получивший прозвище кальмар-светлячок (firefly squid).
Этот маленький кальмар, длиной 6–7 см, обитает в Тихом океане и Японском море у берегов Японии. Тело ватасении покрыто множеством фотофоров (от 850 до 1100 у одной особи), самые крупные из которых находятся на концах рук. При свете дня ватасения выглядит как вполне заурядный кальмар, однако в темноте она преображается: всё ее тело начинает светиться ярким сине-голубым светом.
Watasenia scintillans при дневном свете и в темноте. Слева — фото с сайта en.wikipedia.org, справа — с сайта jpninfo.com
Чтобы «включить» люциферин, кальмары увеличивают приток крови, несущей кислород, к фотофорам. Однако увеличение или уменьшение притока крови — процесс довольно медленный, а кальмары могут заставлять свои фотофоры вспыхивать и гаснуть много раз в секунду. Делают они это за счет специальных пигментных клеток — хроматофоров, способных по команде нервной системы практически мгновенно расширяться, закрывая фотофор, или собираться в точку, снова открывая светящийся орган.
Ватасении в естественной среде обитания
Кальмары, и ватасения в том числе, используют биолюминесценцию для разных целей. Во-первых, свет помогает им приманивать добычу или отпугивать хищников внезапными вспышками (такую тактику используют и другие морские жители. Во-вторых, свечение служит для привлечения партнеров в сезон размножения. Кроме того, ватасении используют свечение для маскировки: днем их фотофоры, расположенные на нижней стороне тела, слабо светятся и делают кальмаров практически невидимыми снизу на светлом фоне освещенной солнцем воды.
Кальмары-светлячки в прибрежной полосе воды у пляжа в заливе Тояма.
Фото с сайта reddit.com
Ватасении обитают на глубине 100–300 метров, и их свечение обычно видят только морские обитатели. Но каждую весну эти кальмары собираются на нерест у побережья Японии — особенно много их в небольшом заливе Тояма (Toyama Bay) на западном побережье острова Хонсю. Для привлечения партнеров они включают все свои фотофоры «на полную мощность», и прибрежные воды залива оказываются залиты ярко-синим светом. Обычно чтобы увидеть свечение кальмаров во всей красе, нужно отплыть на несколько километров от берега, но иногда волны выносят множество кальмаров прямо на побережье. Дело в том, что ватасении, как и другие кальмары, размножаются только один раз в жизни. Они вкладывают в формирование яиц или спермы все ресурсы своего организма и после нереста неизбежно погибают от истощения. Но умирают кальмары не мгновенно, это происходит в течение нескольких часов, а иногда и нескольких суток, и наступает момент, когда они еще могут светиться, но уже не могут бороться с течением, которое выносит их к берегу.
Нерест кальмаров-светлячков — очень важное событие для жителей городов и деревень, расположенных у залива Тояма. Вокруг него сформировалась целая туристическая индустрия, так как посмотреть на светящихся кальмаров съезжаются не только жители Японии, но и иностранные туристы. На берегу залива работает музей Hotaru Ika (так называется кальмар-светлячок на японском языке), в котором можно не только получить информацию о кальмарах, но и посмотреть на их свечение в специальных бассейнах, подержать в руках и даже съесть приготовленное из них блюдо. Да, кальмары-светлячки съедобны — их ловят и используют в пищу, как и многих других кальмаров (иногда даже сырыми).
Однако Watasenia scintillans не только ценный источник питательного белка и аттракцион для туристов — это еще и замечательный объект для изучения биологии головоногих. В начале ХХ века именно кальмар-светлячок помог биологам опровергнуть одно необычное заблуждение, касавшееся органов чувств кальмаров. В 1893 году известный французский биолог и специалист по головоногим моллюскам Луи Жубен (Louis Joubin) описал у некоторых кальмаров странные органы, которые он назвал термоскопическими глазами. Эти «глаза» располагались на плавниках и на поверхности тела кальмаров и, как и настоящие органы зрения, были связаны с нервами и крупными кровеносными сосудами, имели стекловидное тело и отражающий слой. Однако, в отличие от настоящих глаз, они были полностью закрыты черным пигментом. Внимательные читатели, наверно, уже догадались, в чем дело. Но Жубен не видел свечения ватасений или других кальмаров и решил, что черный пигмент — это светофильтр, отсекающий свет видимой части спектра и пропускающий только инфракрасное излучение, а глаза, работающие в инфракрасной части спектра, нужны кальмарам для того, чтобы видеть теплокровных морских млекопитающих, которые часто охотятся на головоногих. Идея Жубена многим понравилась и впоследствии неоднократно упоминалась в популярной литературе (например, в книге «Приматы моря» И. Акимушкина).
Схема строения фотофора кальмара Abralia trigonura. Видно, что в целом фотофоры действительно имеют некоторое сходство с глазами. Photocytes — фотоциты, клетки, продуцирующие свет; Photogenic crystalloids — фотогенные кристаллы в фотоцитах; Lens — линза, определяющая направление света. Рисунок с сайта tolweb.org
Но у большинства ученых она вызывала сомнения: ведь вода хорошо поглощает тепло, инфракрасное излучение в воде очень быстро затухает, а все морские млекопитающие покрыты толстым слоем подкожного жира, который защищает их от остывания — всё это делает инфракрасные глаза в воде совершенно бесполезными. Загадку «термоскопических глаз» разгадал японский биолог Сёдзабуро Ватасе (Shozaburo Watase), в честь которого позже и был назван кальмар-светлячок. Изучая этих кальмаров в заливе Тояма в 1905 году, он установил, что «термоскопические глаза» — это обычные крупные фотофоры, органы свечения, а закрывающий их черный слой у живых кальмаров подвижен и работает в качестве шторки, открывающей и закрывающей фотофор по сигналу нервной системы. Ошибка возникла из-за того, что после смерти кальмара контроль за пигментными клетками исчезает, и они расширяются, навсегда закрывая фотофор черным слоем, а предшественники Ватасе изучали именно мертвых кальмаров и не могли видеть сложный механизм работы их фотофоров.
Свежие комментарии