«Мы давно знаем о биофлуоресценции под водой таких организмов, как кораллы, медузы и даже наземных животных, таких как бабочки и попугаи, но о биофлуоресценции рыб сообщалось лишь в нескольких исследовательских публикациях», — сказал со-ведущий автор Джон Спаркс, куратор. в Отделе ихтиологии музея. «Эта статья является первой, в которой рассматривается широкое распространение биофлуоресценции среди рыб, и она открывает ряд новых областей исследований».В отличие от полноцветной среды, в которой обитают люди и другие наземные животные, рыбы живут в мире, который преимущественно синий, потому что с глубиной вода быстро поглощает большую часть видимого светового спектра. В последние годы исследовательская группа обнаружила, что многие рыбы поглощают оставшийся синий свет и повторно излучают его в неоновых зеленых, красных и оранжевых тонах.
«Разработав научное освещение, которое имитирует свет океана, а также камеры, которые могут улавливать флуоресцентный свет животных, мы теперь можем мельком увидеть эту скрытую биофлуоресцентную вселенную», — сказал со-ведущий автор Дэвид Грубер, доцент кафедры биологии в Baruch. Колледж и научный сотрудник Американского музея естественной истории. «Многие обитатели мелководных рифов и рыбы обладают способностями обнаруживать флуоресцентный свет и могут использовать биофлуоресценцию аналогично тому, как животные используют биолюминесценцию, например, для поиска партнеров и для маскировки».Исследования биофлуоресценции рыб начались с случайного наблюдения флуоресценции зеленого угря у Малого Кайманова острова, когда Спаркс и Грубер снимали биофлуоресценцию кораллов для экспоната передвижной выставки Американского музея естественной истории Creatures of Light: Nature’s Bioluminescence.
Для дальнейшего изучения этого явления Спаркс, Грубер и исследователи из лаборатории Джона Б. Пирса Йельского университета, Канзасского университета и Хайфского университета в Израиле вместе с профессиональными фотографами и видеооператорами приступили к четырем дополнительным высокотехнологичным проектам. экспедиции в тропические воды у берегов Эксума на Багамах и Соломоновых островах. Во время ночных погружений команда стимулировала биофлуоресценцию у рыб с помощью массивов синего света высокой интенсивности, размещенных в водонепроницаемых ящиках. Получающееся в результате подводное световое шоу невидимо для человеческого глаза. Для записи этой активности исследователи использовали изготовленные на заказ подводные камеры с желтыми фильтрами, которые блокируют синий свет, а также желтые козырьки на голове, которые позволяют им видеть биофлуоресцентное свечение во время плавания на рифе.
Самой последней экспедицией была экспедиция на Соломоновы острова Explore21, первая поездка в рамках новой музейной инициативы, которая поддерживает междисциплинарные исследовательские полевые работы, в значительной степени интегрированные с новыми технологиями. С исследовательского судна Alucia ученые совершили техническое погружение с аквалангом и спустились на трехместном подводном аппарате для изучения глубинной биофлуоресценции коралловых рифов на глубине до 1000 метров.
Они также представили научную статью, находясь на борту.Эти экспедиции выявили зоопарк биофлуоресцентных рыб — как хрящевых (например, акул и скатов), так и костных (например, угри и ящерицы), особенно среди видов с загадочным рисунком, хорошо замаскированных и обитающих в коралловых рифах. Создав изображения и собрав образцы в водах острова, а также проведя дополнительные исследования в общественных аквариумах в нерабочее время, исследователи идентифицировали более 180 видов биофлуоресцентных рыб, в том числе видоспецифичные модели выбросов среди близких родственников.
Команда также отметила, что у многих биофлуоресцентных рыб в глазах есть желтые фильтры, что, возможно, позволяет им видеть скрытые флуоресцентные дисплеи, происходящие в воде. Хотя необходимы дополнительные исследования, это открытие указывает на то, что биофлуоресценция может использоваться для межвидовой коммуникации, оставаясь замаскированной для хищников. Эта способность может быть особенно важна во время полнолуния, когда рыбы участвуют в брачных ритуалах.«Бычки с загадочным рисунком, камбалы, угри и скорпионы — это животные, которых вы обычно никогда не увидите во время погружения», — сказал Спаркс. «На наш взгляд, они сливаются с окружающей средой.
Но для рыбы с желтым внутриглазным фильтром они должны торчать, как больной палец».Кроме того, исследование показало, что биофлуоресценция рыб чрезвычайно разнообразна: от простых глазных колец до светящейся зеленой слизи, выделяемой снаружи рыб, до сложных флуоресцентных паттернов по всему телу, в том числе внутри, что позволяет предположить, что способность светиться развивалась несколько раз. в рыбах. Дальнейшее изучение механики этого явления может открыть новые флуоресцентные белки для использования в экспериментальной биологии.
«Открытие зеленого флуоресцентного белка у гидрозойной медузы в 1960-х годах предоставило революционный инструмент для современных биологов, изменив наши исследования всего, от вируса СПИДа до работы мозга», — сказал Грубер. «Это исследование предполагает, что биофлуоресценция рыб может быть еще одним богатым резервуаром новых флуоресцентных белков».