Одноклеточные водоросли - самые маленькие глаза в мире
Даже цианобактерии распознают источники света и плывут к ним. Они находят направление, используя себя как линзу и фокусируя свет на своей задней стороне.
Пресноводная цианобактерия Synechocystis - это всего лишь одноклеточный организм, но он использует принцип хрусталика глаза, чтобы двигаться к источнику света. Все его клеточное тело функционирует как линза, собирающая свет в яркое пятно на задней мембране. Как сообщает рабочая группа под руководством Нильса Шюргерса из Фрайбургского университета, водоросли образуют на освещенной таким образом стороне нитевидные придатки, так называемые пили, которые затем используют для движения прямо к источнику света. Таким образом, фотосинтезирующий организм представляет собой самую маленькую из известных хрусталиковых глаз.
Клетки Synechocystis, окрашенные флуоресцентным маркером, плывут к источнику света в нижней части изображения. Пятна света на заднем конце дают им направление. Однако, как только они попадают в лазерное пятно в центре изображения, они меняют направление.
От: Schürgers et al., Цианобактерии используют микрооптику для определения направления света. eLife 2016; 5:e12620, DOI: 10.7554/eLife.12620
Как простейшие находят и посещают благоприятные для них места, известно лишь частично. Бактерии, такие как кишечная палочка, в первую очередь движутся к важным питательным веществам, перемещаясь случайным образом, но предпочтительно в сторону более высоких концентраций. Как показала команда Шюргерса, Synechocystis не полагается на это так называемое «предвзятое случайное блуждание» в градиенте яркости. Когда свет в одной области экспериментальной установки был ярче, чем в другой, водоросли все равно двигались беспорядочно. Трюк с тенью других простейших - например, у хламидий есть глазное пятно, которое отбрасывает тень и, таким образом, показывает направление - здесь не играет роли, как смогла показать команда..
Ясно, что клетки по-прежнему могут очень точно распознавать направление: если появлялся опознаваемый источник света, они тут же плыли к нему. Эксперименты с флуоресцентными маркерами показали, что при освещении на клеточной мембране появляется четкое пятно света, которое Synechocystis использует для ориентации. Однако цианобактерии никоим образом не привлекают свет - хитрость выживания основана на том, что Synechocystis избегает света. Исследователи пришли к этому парадоксальному выводу с помощью лазера. Как только когерентный луч света попадает на одну сторону клетки, водоросли убегают из светового поля. Привлекательный эффект обычного освещения на самом деле обусловлен только эффектом линзы тела клетки.