Корал полиптері қараңғыда неге жарқырайды
Мазмұны
Мұхит тереңдіктері зерттеушілер мен табиғат әуесқойларының қиялын таң қалдыратын көптеген құпияларды сақтайды. Су асты әлемі құрлықта баламасы жоқ таңғажайып құбылыстарды көрсетеді. Ең қызықтырарлық феномендердің бірі теңіз организмдерінің қара түнекте жарық шығару қабілеті болып саналады. Маржан рифтері түнде жыпылықтаған түстермен нағыз жарық шоуға айналады. Бұл көрініс бүкіл әлемнен дайверлерді тартады және ғалымдарды жаңа жаңалықтарға шабыттандырады. Полиптерге осындай әсерлі жарықтандыру жасауға мүмкіндік беретін механизмдерді қарастырайық.
Теңіз организмдерінің жарқырау табиғаты
Тірі жәндіктердің жарық шығару қабілеті биолюминесценция деп аталады. Бұл феномен мұхит тұрғындары арасында кең таралған, микроскопиялық планктоннан ірі терең су балықтарына дейін. Алайда маржандар флуоресценция деп белгілі басқаша механизм қолданады.
Осы құбылыстар арасындағы түбегейлі айырмашылық сәуле шығару үшін энергия көзінде жатыр. Биолюминесценция фотондарды өздігінен генерациялайтын организм ішіндегі химиялық реакция болып табылады. Флуоресценция болса арнайы ақуыздар жұтып, өзгертілген толқын ұзындығымен қайта шығаратын сыртқы жарықтандыруды талап етеді. Полиптер ультракүлгін және көк сәулелерді әртүрлі реңктегі жарқын көрінетін жарқырауға түрлендіруге қабілетті.
Маржандардағы флуоресценция механизмі
Риф түзуші организмдердің тіндері ерекше флуоресцентті протеиндерді қамтиды. Бұл молекулалар жоғары энергиялы сәулеленуді жұтып, төмен жиіліктегі жарық шығарады. Процесс бірден болады, үздіксіз жарқырау әсерін тудырады.
Жарқырауды қамтамасыз ететін негізгі компоненттер:
- алғаш рет Aequorea victoria медузасынан табылған және молекулалық биологияның революциялық құралына айналған GFP жасыл флуоресцентті ақуыз. Жаңалық зерттеушілерге 2008 жылы Нобель сыйлығын әкелді. Ұқсас протеиндер маржандардың көптеген түрлерінде бар;
- сәулелену реңктерінің мүмкін спектрін кеңейтетін хромопротеиндер тобынан қызыл және қызғылт сары пигменттер. Әртүрлі молекулалардың комбинациясы әрбір колонияның бірегей палитрасын жасайды. Түстердің алуан түрлілігі түнгі рифтің таңғажайып көрінісін түсіндіреді;
- көптеген тропикалық түрлерге тән көкшіл-жасыл реңк беретін циан флуорофорлар. Бояу қарқындылығы жасушалардағы ақуыздар концентрациясына байланысты. Жас полиптер жиі жарқын жарқырауды көрсетеді.
Флуоресцентті молекулалардың бірнеше түрінің үйлесімі әрбір түрдің жеке жарық «қолтаңбасын» анықтайды.
Жарқыраудың биологиялық функциялары
Ғалымдар ұзақ уақыт бойы осындай энергия қажет ететін механизмнің мақсаты туралы пікірталас жүргізді. Заманауи зерттеулер флуоресценцияның эволюциялық артықшылығын түсіндіретін бірнеше маңызды функцияларды анықтады.
Пигменттердің қорғаныс рөлі келесідей көрінеді:
- Флуоресцентті ақуыздар табиғи күннен қорғайтын экран ретінде әрекет етіп, артық ультракүлгін сәулеленуді жұтады. Таяз су түрлері агрессивті тропикалық күннен мұндай қорғауға ерекше мұқтаж. Қауіпті сәулелерді зиянсыз көрінетін жарқырауға түрлендіру ДНҚ зақымдануын болдырмайды.
- Жарқын бояу ықтимал жыртқыштар үшін олжаның мүмкін уыттылығын көрсететін ескерту сигналы ретінде қызмет етеді. Көптеген улы теңіз тіршілік иелері ұқсас апосематизм стратегиясын қолданады. Контрасты өрнектер оңай есте қалып, жағымсыз тәжірибемен байланыстырылады.
- Жарқыраған пигменттер симбиотикалық балдырлар зооксантеллаларға айтарлықтай тереңдікте энергияны тиімдірек сіңіруге көмектеседі. Көк жарықты қызыл спектрге түрлендіру шектеулі жарықтандыру жағдайында фотосинтезді оңтайландырады. Бұл механизм риф түзуші организмдердің мекендеу ауқымын кеңейтеді.
Әрбір функция маржан қауымдастықтарының тіршілік етуі мен гүлденуіне үлес қосады.
Қоршаған ортаның жарқырау қарқындылығына әсері
Флуоресценция жарықтығы көптеген сыртқы факторларға байланысты. Мекендеу жағдайларының өзгеруі полиптердің жарқырайтын ақуыздар өндіру қабілетіне тікелей әсер етеді.
Жарқырауға әсер ететін негізгі параметрлер:
- су температурасы, оның жоғарылауы стресстік реакция тудырып, қорғаныс пигменттерінің өндірісін күшейтуі мүмкін. Жылу стрессі көбінесе колониялардың түссізденуінен бұрын болады. Ғалымдар флуоресценция өзгерісін рифтің жай-күйі индикаторы ретінде пайдаланады;
- қолжетімді жарықтандырудың спектрлік құрамы мен қарқындылығын анықтайтын бату тереңдігі. Терең су түрлері жарық жетіспеушілігін өтеу үшін әдетте жарқынырақ жарқырауды көрсетеді. Беткі тұрғындар ультракүлгіннен қорғауды қажет етеді;
- су сапасы және организмнің жалпы денсаулығына әсер ететін қоректік заттар концентрациясы. Ластану флуоресцентті протеиндердің синтезіне теріс әсер етеді. Таза акваториялар ең әсерлі жарық эффектілерімен ерекшеленеді.
Жарқырау қарқындылығындағы өзгерістерді бақылау риф экожүйелерінің экологиялық жай-күйін бағалауға көмектеседі.
Жаңалықтардың практикалық қолданылуы
Маржан флуоресценциясын зерттеу теңіз биологиясынан тыс күтпеген жемістер әкелді. Флуоресцентті ақуыздар медицина мен биотехнологияларда таптырмас құралдарға айналды.
Қолдану салалары:
- хирургиялық операциялар кезінде ісіктерді визуализациялау үшін рак жасушаларын таңбалау. Жарқыраған белгілер хирургтарға жаңа түзілімдердің шекараларын дәл анықтауға мүмкіндік береді. Технология қатерлі тіндерді алудың тиімділігін айтарлықтай арттырады;
- флуоресцентті белгілерді мақсатты ақуыздарға бекіту арқылы тірі организмдердегі гендер экспрессиясын қадағалау. Зерттеушілер биологиялық процестерді үлгілерді бұзбай нақты уақытта бақылайды. Әдіс жасушалық биологияда революция жасады;
- белгілі бір молекулалармен өзара әрекеттесу кезінде жарқырау қарқындылығының өзгеруіне негізделген жаңа диагностикалық тесттерді әзірлеу. Жылдам және дәл талдаулар клиникалық тәжірибеде қолданыс табуда. Технологияның қолжетімділігі үнемі кеңеюде.
Мұхит тұрғындары адам қызметінің ең күтпеген салаларында инновацияларға шабыттандыруды жалғастыруда.
Маржан флуоресценциясы феномені эволюцияның өмірлік мәселелерді шешудегі тапқырлығын айқын көрсетеді. Мұхиттың терең құпиялары заманауи зерттеу технологияларының арқасында біртіндеп ашылуда. Нәзік риф экожүйелері антропогендік әсерден мұқият қарым-қатынас пен қорғауға лайық. Осы таңғажайып қауымдастықтарды сақтау болашақ ұрпақтарға су асты әлемінің түнгі жарқырауын тамашалау және ғылыми жаңалықтар үшін шабыт алу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
