Как кальмар подстраивает свечение под свет сверху

Небольшой кальмар из прибрежных вод Гавайев может менять яркость света, который направлен вниз из его тела. Такой свет помогает уменьшать контраст тёмного силуэта на фоне освещённой поверхности воды. Источником служат бактерии, живущие в специальном внутреннем органе, а окружающие ткани участвуют в работе этой системы.

Что показали измерения яркости

В исследовании, опубликованном в две тысячи четвёртом году, учёные меняли освещение над кальмарами и измеряли свет снизу. Чтобы верхняя подсветка не попадала в показания, свечение регистрировали сразу после её выключения. Перед измерением животному давали время привыкнуть к заданному уровню освещённости.

Яркость свечения была связана с интенсивностью света сверху. Животные отвечали на последовательные изменения, включая повторные повышения и снижения освещённости. При этом регулировка имела пределы: на слишком ярком фоне свечение переставало расти вслед за внешним светом и могло уменьшаться.

После выключения верхнего источника реакция тоже различалась. У одного кальмара свет исчезал быстро, у других ослабевал постепенно. Эти наблюдения поддерживают объяснение о подсветке силуэта, однако сами опыты не сравнивали нападения хищников. Поэтому утверждать, что животное становится полностью невидимым или всегда спасается благодаря свечению, нельзя. Измерения показывают настройку яркости в определённых условиях, а не готовую оценку выживания в море.

Где находятся бактерии и окружающие ткани

Развитие светового органа подробно исследовали ещё до этих измерений. Орган состоит из двух долей и расположен в области чернильного мешка. У только что вылупившегося кальмара внутри обнаружили три пары небольших полостей. Они сообщаются с внешней средой через отверстия и протоки. После вылупления полости заселяют бактерии.

Такое устройство означает, что светящиеся клетки находятся в особом внутреннем пространстве, а не свободно распределены по всей коже. Окружающие ткани тоже устроены направленно. Чернильный мешок и отражающий слой лежат с верхней стороны полостей и помогают направлять свет к нижней стороне тела.

При этом орган продолжает созревать. Часть его структур присутствует уже при вылуплении, но похожая на линзу ткань развивается позднее. Нельзя представлять новорождённого кальмара как уменьшенную копию взрослого с полностью готовой оптической системой. Исследование развития объясняет расположение источника и окружающих тканей; оно само по себе не измеряет точность подстройки яркости у каждого возраста или степень защиты от хищника.

Почему отражающий слой не заменяет источник света

В отдельной работе исследователи изучили состав отражающих тканей этого кальмара. В отражающем слое светового органа обнаружили особые белки, получившие название рефлектины. Это название относится к веществам, участвующим в отражении света, а не к самостоятельным светящимся бактериям.

Отражающий слой содержит тонкие пластинки. Работа показала связь найденных белков с этими структурами: исследователи выделяли белковые компоненты и проверяли их расположение в ткани с помощью антител. Следовательно, речь идёт об устройстве собственного отражателя кальмара, окружающего бактериальный источник.

Здесь полезно разделять два процесса. Бактерии создают свечение, а отражающие ткани меняют направление уже возникшего света. Наличие рефлектинов не означает, что вся поверхность тела превращается в лампу. Оно также не доказывает, что именно эти белки по отдельности обеспечивают каждую быструю перемену яркости. Исследование состава тканей и опыт с меняющимся верхним освещением отвечают на разные вопросы. Вместе они помогают понять, почему для объяснения подсветки нужны и живой источник, и окружающая его оптическая система.

Что можно увидеть на изображении

На иллюстрации показан внешний вид небольшого кальмара. Внутренний световой орган и его микроскопические структуры через обычный внешний вид не определяют. Изображение не воспроизводит измерение яркости и не показывает исчезновение животного для наблюдателя снизу.