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.
9 часов назад
8 минут
Мария Азарова

Исследование показало, что цитотоксические Т-клетки (Т-лимфоциты) опосредуют вызванное физическими нагрузками замедление роста опухоли.

Вчера, 12:18
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

10 часов назад
4 минуты
Денис Гордеев

И это не беспилотные электромобили, как вы могли подумать.

Вчера, 12:18
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Вчера, 15:09
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

[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: