Явление биофлуоресценции уже наблюдалось у широкого круга рыб, рептилий, амфибий и птиц. У млекопитающих биофлюоресценция шерсти в ультрафиолетовом свете также была зарегистрирована для нескольких ночных и сумеречных видов, включая опоссумов и белок-летяг. Впервые исследователи сообщают о биофлуоресценции в ультрафиолетовом свете у однопроходного млекопитающего, утконоса.
Утконос - очень загадочное животное. Это однопроходное животное - термин для видов, которые одновременно откладывают яйца и являются млекопитающими - населяет ручьи, озера и лагуны восточной Австралии, от Квинсленда до Виктории и на юге до Тасмании. Полуводный, обычно ночной сумеречный, он использует ряд уникальных фенотипических признаков, чтобы процветать в слабо освещенной водной среде. Американские исследователи только что выделили одну из этих характеристик: у утконоса флуоресцентная шерсть.
Наследственный признак млекопитающих?
Биофлуоресценция относится к способности организма поглощать короткие волны света и излучать более длинные волны. Явление особенно распространено на морском дне, где во мраке бездны сияют кораллы, медузы и мелкие ракообразные. На протяжении веков флуоресценцию наблюдали у различных видов растений, насекомых и птиц. Только недавно ученые заинтересовались биофлуоресценцией других классов животных. В 2015 году они случайно обнаружили флуоресцентную морскую черепаху, при этом их интересовал окружающий коралл. Два года спустя столь же случайно была обнаружена флуоресцентная лягушка.
У млекопитающих первый пример биофлуоресценции был зарегистрирован в 1983 году у виргинского опоссума, единственного сумчатого в Северной Америке. Затем, в 2017 году, исследователи обнаружили подобное явление у североамериканских белок-летяг, проводя ночное наблюдение за лишайниками. Эти белки относятся к группе плацентарных млекопитающих (отличающихся от сумчатых тем, что рождают детенышей); они казались розовыми и блестящими под ультрафиолетовым светом ученых.
Как белки-летяги и опоссумы Северной Америки, австралийские утконосы ведут ночной образ жизни. Однако их отделяет от этих животных примерно 150 миллионов лет эволюции… Австралия действительно является домом для одних из самых примитивных млекопитающих на планете. Но до сих пор мало внимания уделялось биофлуоресценции австралийских животных.
Однако может случиться так, что этот признак намного старше, чем думали специалисты, и поэтому является общим для многих млекопитающих. Команда Паулы Спэт Анич, биолога из Нортленд-колледжа (США), заинтересовалась этим вопросом, изучив два чучела утконоса, хранящиеся в Полевом музее естественной истории в Чикаго. «Это была смесь интуиции и любопытства, которая побудила нас посветить ультрафиолетовым светом на Утконос в Полевом музее. Но нам также было любопытно посмотреть, насколько глубоко в филогенетическом древе млекопитающих находится биофлуоресцентная черта меха», - вспоминает Анич, ведущий автор исследования.
Потенциальная маскировочная роль
Два проанализированных экземпляра, самец и самка из Тасмании, имеют коротковолновый мех, поглощающий УФ-излучение, который излучает флуоресцентный, зеленый или голубой видимый свет. Используя спектроскопию флуоресценции на вентральной поверхности, исследователи обнаружили пик флуоресценции около 500 нм. Снижение интенсивности на 200-400 нм в обоих спектрах образцов по сравнению со спектром источника света указывает на то, что эти образцы действительно поглощают некоторое количество УФ-излучения.
Аналогичным образом, фотография отражения УФ-излучения показала низкую отражательную способность и потенциально высокое поглощение УФ-излучения шерстью на некоторых участках. Таким образом, мех утконоса действительно является биофлуоресцентным, поглощающим короткие волны ультрафиолетового излучения (200-400 нм) и повторно излучающим видимый свет (500-600 нм). Изучая другой образец утконоса, собранный в Новом Южном Уэльсе, исследователи заметили то же самое. «Шерсть этого экземпляра, которая была однородно коричневой в видимом свете, казалась флуоресцентно-зеленой в ультрафиолетовом свете», - пишут авторы в своем отчете об исследовании.
Команда говорит, что это первый случай, когда биофлуоресценция была зарегистрирована среди однопроходных. Однако в июне этого года Линда Рейнхолд, член Квинслендского микологического общества, сообщила об обнаружении убитого на дороге утконоса, демонстрирующего подобное свечение, при изучении флуоресценции грибов: «Мех утконоса в основном казался темным/фиолетовым. т. е. как и положено под УФ-светом, но часть стала мохово-зеленой, не очень яркой», - пишет специалист в информационном бюллетене компании.
Для некоторых птиц биофлуоресцентные перья играют роль в ритуалах спаривания. Что касается рыб, то они используют эту черту для общения друг с другом. Какую пользу ночные млекопитающие могут извлечь из этой биофлуоресценции? Авторы исследования отмечают, что небольшой размер исследованной выборки (три особи) ограничивает их возможности делать выводы об экологической функции этого признака. Тем не менее, поскольку самцы и самки проявляли одинаковую биофлуоресценцию, они уже могут говорить об отсутствии полового диморфизма по этому признаку.
В 2017 году, когда был выделен флуоресцентный мех белок-летяг, некоторые сначала подумали, что он может играть роль камуфляжа, поскольку многие деревья покрыты мхом и биофлуоресцентными лишайниками. Однако эта гипотеза ставится под сомнение открытием Линды Рейнгольд, которая идентифицировала экземпляры флуоресцентных бандикутов, наземных млекопитающих, у которых эта маскировочная роль была бы неуместной. Поскольку утконос обычно плавает с закрытыми глазами, свечение его меха, вероятно, не предназначено для общения с его сородичами. Поэтому исследователи предполагают, что флуоресценция может помочь замаскировать утконоса от других чувствительных к ультрафиолету ночных хищников, поглощая ультрафиолетовый свет, а не отражая его. Для подтверждения этой гипотезы потребуются дальнейшие исследования.