Работа опубликована в Physical Review Letters.Орган светлячка, производящий свет, называется «фонарем» и расположен в брюшке насекомого. Это похоже на серию трубок, переходящих в более мелкие и, следовательно, на одну, как на ветки дерева, превращающиеся в прутья.
Функция этих трубок, называемых, состоит в том, чтобы поставлять кислород клеткам фонаря, которые содержат люциферазу и могут производить свет. Однако сложность фонаря светлячка затрудняет глубокое изучение этого механизма и его воспроизведение для технологических приложений.Джорджио Маргаритондо из EPFL, Юкуанг Хву из Academia Sinica и их коллеги из Национального университета Цин Хуа на Тайване успешно использовали два сложных метода визуализации, чтобы преодолеть сложность фонаря светлячка и составить карту того, как кислород доставляется в светоизлучающие клетки. Эти методы называются синхротронной фазово-контрастной микротомографией и просвечивающей рентгеновской микроскопией.
Они могут сканировать до уровня отдельной клетки, даже позволяя исследователям заглянуть внутрь нее.Применяя эти методы к живым светлячкам, ученые впервые смогли увидеть всю структуру фонаря, а также провести количественные оценки распределения кислорода.Визуализация показала, что светлячок отвлекает кислород от других клеточных функций и вводит его в реакцию, разрушающую люциферин. В частности, исследователи обнаружили, что потребление кислорода в клетке снижается, что замедляет выработку энергии.
При этом подача кислорода переключилась на светоизлучение.В исследовании впервые показан фонарь светлячка с такой детализацией, а также предоставлены четкие доказательства того, что он оптимизирован для излучения света благодаря новейшим методам, используемым учеными. Но Маргаритондо отмечает еще одно нововведение: «Используемые нами методы имеют преимущество перед, скажем, обычными рентгеновскими методами, которые не позволяют легко различить мягкие ткани. что касается поглощения света (рентгеновских лучей), мы смогли получить изображение с высоким разрешением хрупкого фонаря-светлячка ».