06.07.2020
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.
15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

15 октября
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Позавчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: