Светлячки создают свет с помощью химической реакции в специальных клетках. Это собственное свечение живого организма, которое называют биолюминесценцией. Для реакции нужны особое вещество, помогающий ему белок, кислород и клеточный источник энергии. У взрослых светлячков свет часто служит сигналом для поиска партнёра, а у личинок может предупреждать хищника о неприятной добыче.
Свет появляется в реакции, а не отражается от фонаря
Вещество, участвующее в образовании света, называется люциферином. Белок люцифераза помогает провести реакцию: он относится к ферментам, то есть веществам, ускоряющим определённые химические превращения. Похожие названия обозначают разные роли. Одно вещество вступает в превращение, другое обеспечивает подходящие условия для его протекания.
Кислород тоже участвует в процессе. Энергию для подготовительного этапа даёт аденозинтрифосфат — молекула, которую клетки используют при передаче энергии между реакциями. Название длинное, но смысл простой: светящийся орган связан с обычной работой живых клеток, а не с отдельной спрятанной батарейкой.
Опыты с очищенными веществами показали участие люциферина и этого источника энергии в образовании света. Они помогают отделить саму химическую реакцию от поведения насекомого. Получить свечение в исследовательском растворе и объяснить, почему живой жук подал сигнал именно сейчас, — два разных вопроса.
Как химическое превращение даёт видимый свет
При реакции образуется вещество в возбуждённом состоянии, то есть с дополнительной энергией. Когда оно переходит в более спокойное состояние, часть энергии выходит в виде света. Для этого не требуется раскалять ткань до свечения, как нить лампы накаливания.
Работа фермента влияет и на оттенок. Исследование структуры люциферазы японского светлячка показало, что изменения в устройстве белка способны менять цвет получаемого свечения. Поэтому жёлто-зелёный свет не стоит представлять как запас готовой краски, которую насекомое просто открывает наружу. Цвет связан с условиями химического превращения и устройством участвующих молекул.
Организм управляет сигналом
Наличие нужных веществ ещё не означает постоянного одинакового свечения. Световой орган работает как часть организма, связанная с нервными сигналами. В исследовании управления вспышками учёные обнаружили участие оксида азота — небольшой сигнальной молекулы. В присутствии кислорода она могла стимулировать образование света у изученных светлячков.
Этот результат объясняет один из путей управления. Он не означает, что у любого вида найден единственный переключатель или что все светлячки мигают с одинаковой частотой. Продолжительное ровное свечение и отдельные вспышки тоже нельзя считать одним неизменным поведением.
Свет помогает встретиться в темноте
У обыкновенного светляка самка подаёт продолжительный световой сигнал, а летающий самец ищет её. Самка может подняться на травинку и повернуть светящийся конец брюшка так, чтобы он был заметнее. При этом взрослое насекомое внешне напоминает личинку: у самки нет привычных крыльев летающего жука.
Такой пример показывает, почему вопрос «зачем светится» требует знать вид и стадию жизни. Нельзя ожидать от каждого увиденного светлячка полёта с повторяющимися вспышками. Неподвижный огонёк в траве может быть нормальным способом подать сигнал, а не признаком того, что насекомое не способно правильно работать своим световым органом.
У личинок бывает другое назначение свечения
В опытах с жабами исследователи проверяли предупреждающую роль света. После знакомства с неприятными на вкус личинками обыкновенного светляка жабы дольше медлили перед нападением на светящуюся искусственную добычу. Такая задержка не появлялась одинаково у всех животных, но сравнение с несветящейся добычей помогло выделить роль сигнала.
Это отличается от поиска партнёра. Свет способен сообщать хищнику, что добыча невыгодна, а не освещать личинке дорогу. Разные назначения одного заметного признака не следует объединять в объяснение «они светятся только ради размножения».
При наблюдении сохраняйте окружающую темноту. Исследования обыкновенного светляка показали, что искусственное освещение может задерживать свечение самок и мешать привлечению самцов. Рассматривать огонёк со стороны полезнее, чем освещать его фонарём ради усиления эффекта: светлячок создаёт собственный сигнал, а яркий внешний свет способен затруднить его восприятие.
АмфибииКак лёгкие лягушки участвуют в слухе
Морские животныеКак осьминог плавает с помощью струи воды
АмфибииПочему у головастика исчезает хвост
НасекомыеИз чего состоит «пыль» на крыльях бабочки