19.10.2011

Как светится планктон

Светящиеся одноклеточные динофлагелляты запускают свою иллюминацию от движения в толще воды: электрический импульс, возникающий в результате механического стимула, открывает ионные каналы, работа которых и активирует «светящийся» фермент, пишет LiveScience.

Учёным удалось окончательно раскрыть загадку свечения динофлагеллят — морских простейших, составляющих значительную часть пелагического планктона. Некоторые группы этих одноклеточных, такие как ночесветки, обладают способностью к биолюминесценции. Собираясь вместе, они могут быть замечены даже из космоса: огромная океаническая поверхность испускает голубоватый свет.

О биолюминесценции этих простейших было известно достаточно, но общая картина не складывалась. Да, они могут начать светиться в ответ на механические или химические раздражители; да, за свечение у них отвечает фермент люцифераза, заключённая в специальные мембранные ёмкости — сцинтиллоны. Но как именно клетка включает свою люциферазу, выяснилось только сейчас, после генетического анализа одного из светящихся динофлагеллят.

Учёные знали, что искать: ещё 40 лет назад было сделано предположение, что эти простейшие обладают потенциалзависимым протонным каналом. Так называют мембранный белковый комплекс, который в ответ на электрический импульс (изменение потенциала) пропускает протоны — ионы водорода — с одной стороны мембраны на другую. Такие потенциалзависимые каналы есть у человека, мышей и примитивных морских хордовых асцидий. И вот гены, необходимые для синтеза белков такого канала, были обнаружены и у динофлагеллят.

По мнению учёных, биолюминесцентный аппарат этих простейших работает так. При движении в толще воды механические силы вызывают электроимпульс, который устремляется внутрь клетки, к специальной вакуоли. Эта вакуоль, полый мембранный пузырёк, наполнена протонами. С ней соединены сцинтоллоны — мембранные пузырьки со «светящимся» ферментом люциферазой. Когда к вакуоли приходит электрический импульс, между ней и сцинтиллоном открываются протонные ворота. Ионы водорода перетекают в сцинтиллон и закисляют среду в нём, что делает возможным протекание биолюминесцентной реакции.

Лучше всего свечение этих простейших можно наблюдать в период размножения: число одноклеточных становится таким, что морская вода напоминает молоко — правда, уж слишком ярко-голубого цвета. Впрочем, любоваться динофлагеллятами следует с осторожностью: многие из них вырабатывают опасные для человека и животных токсины, поэтому, когда их становится слишком много, получать эстетическое удовольствие от светящегося прилива будет безопаснее на берегу.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА