Физики объяснили механизм свечения морских волн — Naked Science
6 минут
Мария Азарова

Физики объяснили механизм свечения морских волн

3.7

Эксперименты помогли ученым определить условия, при которых динофитовые водоросли производят свет.

Биолюминесцентные волны
Биолюминесцентные волны, пляж Хермоса, Лос-Анджелес, апрель 2020 года / © Los Angeles Times

Наверняка многие из нас видели, как колонии фотосинтезирующих микроорганизмов, называемых динофлагеллятами (также известны как динофитовые водоросли), устраивают незабываемые световые шоу на побережьях по всему миру, придавая волнам красивое и таинственное синие свечение. И команда ученых из Кембриджского университета при поддержке коллег из Германии и Франции решила выяснить, от чего зависит такой эффект. Их исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

«Одной из характерных особенностей многих морских динофлагеллят считается их биолюминесценция, которая освещает ночные волны. В то время как внутренняя биохимия производства света этими микроорганизмами хорошо известна, механизм, который вызывает биолюминесценцию, все еще плохо изучен», — пишут авторы работы. Подобная биолюминесценция в океане — не просто красивое явление: динофлагелляты используют свет, чтобы отпугнуть хищников.

При помощи микроманипуляции и высокоскоростной визуализации исследователям удалось воссоздать производство света одноклеточными организмами Pyrocystis lunula, когда их клеточная стенка деформируется под действием механических сил. По итогу экспериментов физики выяснили, что яркость «вспышки» обусловлена одновременно глубиной деформации и скоростью, с которой она возникает.

Одноклеточный организм вида Pyrocystis lunula производит вспышку света, когда его клеточная стенка деформируется механическими силами / © Maziyar Jalaal/University of Cambridge

Такой тип поведения, называемый «вязкоупругим откликом», встречается, например, у жидкостей с суспендированными полимерами. Что касается Pyrocystis lunula, этот механизм, по словам исследователей, связан с ионными каналами — специализированными белками, распределенными на клеточной мембране. Когда она нагружена, каналы прикрываются и позволяют кальцию перемещаться по клетке, вызывая так называемый биохимический каскад, или сигнальный путь. Он и производит свет.

Ученые обнаружили, что когда деформация клеточной стенки не так серьезна, интенсивность света низкая — вне зависимости от того, насколько быстро происходит давление. И свечение будет незначительным, когда силы, действующие на клетку, велики, но сдавливание производится медленно. Свет станет интенсивнее только в том случае, если будут велики и амплитуда сдавливания, и скорость. 

«Наши результаты отображают физический механизм, с помощью которого поток жидкости запускает производство света, и показывают, насколько элегантным может быть принятие решений на уровне одной клетки», — отметил Мазияр Джалаал, ведущий автор работы.

Недавно зоологи обнаружили, что цветовые сигналы, которыми общаются глубоководные кальмары, отличаются высокой сложностью, а для большей надежности коммуникаций дополняются клетками «подсветки».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
10 часов назад
30 минут
Редакция

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

2 часа назад
5 минут
Денис Гордеев

Новая система работает в любых атмосферных условиях — при дожде, ветре и большом количестве пыли в воздухе.

8 часов назад
7 минут
Ольга Иванова

Антрополог из Цюрихского университета Ицхак Бен Мокко провел исследование, посвященное человеческим репродуктивным привычкам. В частности, он попытался ответить на вопрос, почему люди предпочитают заниматься сексом наедине, в то время как почти все остальные животные делают это в присутствии сородичей.

3 августа
4 минуты
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

10 часов назад
30 минут
Редакция

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

2 часа назад
5 минут
Денис Гордеев

Новая система работает в любых атмосферных условиях — при дожде, ветре и большом количестве пыли в воздухе.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

12 июля
28 минут
Илья Ведмеденко

Программа ПАК ДП (перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата) привлекает к себе все больше внимания. Разберемся, что это такое и появится ли у России новый боевой самолет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: