Полости из плотно расположенных микросфер одинакового размера – вот что заставляет некоторые бурые водоросли переливаться, как опал. Открытие Университета Кобе не только проливает свет на механизм, лежащий в основе структурной окраски водорослей, но и впервые обнаруживает этот эффект у других видов бурых водорослей, кроме тех двух, где он известен.
Большинство бурых водорослей действительно желтовато-коричневые, но аквалангисты заметили, что вид, похожий на Sporochnus, переливается, как павлиньи перья, желтым, ярко-зеленым или синим цветом, когда на него попадает прямой свет. Фиколог из Университета Кобе Каваи Хироси говорит: «Будучи дайвером, я много раз наблюдал и собирал виды Sporochnus, но никогда не видел особей, которые светились бы зеленым, поэтому мне было интересно проанализировать их. Я хотел прояснить механизм, лежащий в основе зеленого свечения, а также задался вопросом, почему это явление не часто встречается у других видов Sporochnus», – говорит Каваи.
Одна из причин, по которой никто еще не описывал этот феномен, может заключаться в хрупкости организма. Каваи объясняет: «Виды Sporochnus часто повреждаются в течение короткого периода времени после того, как их собирают и извлекают из моря, что делает очень трудным наблюдение за деталями неповрежденного организма. Поэтому мы погрузились на 25-метровую глубину в Кусимото, самую южную точку острова Японии, чтобы наблюдать и фотографировать водоросли. Затем мы собрали несколько образцов, поместили их в большой объем морской воды, чтобы не повредить, и поспешили в лабораторию, для проведения детальных наблюдений за здоровыми водорослями, используя специализированный метод фиксации, чтобы сохранить их хрупкие особенности».
Усилия окупились. В журнале European Journal of Phycology группа опубликовала не только потрясающие фотографии радужных водорослей, но и их анализ с использованием электронно-микроскопических изображений, чтобы объяснить, откуда берется этот эффект.
Подобно другим бурым водорослям, демонстрирующим структурную окраску, эти организмы имеют клеточные отсеки, которые заполнены микросферами. Эти так называемые «радужные тела» отражают зеленый свет гораздо сильнее, чем другие, что и является источником цветового эффекта. Ученые поясняют: «Известно, что регулярное расположение тонких структур, таких как кристаллы и многослойные мембраны, вызывает окраску как в органических, так и в неорганических структурах». Таким образом, эффект может быть результатом взаимодействия света, отраженного от разных слоев тонких структур, гасящих одни цвета и пропускающих другие.
Чтобы подтвердить эту гипотезу, команда Университета Кобе сравнила два вида Sporochnus, один с мерцающими цветами, а другой без них. В обоих случаях эти радужные тела были плотно заполнены маленькими наносферами, но у вида, не проявляющего мерцания, наносферы сливались, в результате чего отсек заполнялся глобулами самых разных размеров. С другой стороны, у радужной бурой водоросли наносферы оставались однородного размера от 130 до 160 нанометров, что соответствует тому, как структурная окраска усиливает только отдельные цвета в зависимости от размера и расстояния между тонкими структурами.
«Теперь, когда у нас есть некоторое понимание механизма окраски, мы хотели бы прояснить экологическую значимость этого свойства и эволюционную связь между структурой и механизмом у различных бурых водорослей, демонстрирующих это явление», – объясняет Каваи.
Если у других бурых водорослей радужная оболочка была связана с фотосинтезом, то водоросль, которую изучал Каваи, растет в более глубоких водах, поэтому маловероятно, что цель у нее та же. Радужные тела также содержат высокореактивные вещества, которые, высвобождаясь при разрыве радужных тел, разрушают всю клетку за короткое время. Поскольку эти водоросли растут в водах, где в изобилии водятся рыбы, питающиеся водорослями, реактивные вещества, как полагают, играют роль в отпугивании рыб. Таким образом, ученые полагают, что структурная окраска может играть роль в коммуникации между организмами, например, камуфляж или предупреждение.
[Фото: KAWAI Hiroshi]
