Ученые выяснили, как одноклеточный организм вида Pyrocystis lunula производит вспышку света. Это происходит, когда его клеточная стенка деформируется механическими силами. Путем систематических экспериментов исследователи обнаружили, что яркость вспышки зависит как от глубины деформации, так и от скорости, с которой она возникает. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Каждые несколько лет расцвет микроскопических организмов, называемых динофлагеллятами, трансформирует побережья по всему миру, наделяя волны жутковатым синим светом. В этом году впечатляющий расцвет этих организмов был в южной Калифорнии и стал особенно ярким примером.
Международная команда, возглавляемая Кембриджским университетом, разработала уникальные экспериментальные инструменты, основанные на микроманипуляции и высокоскоростной визуализации. Это дало возможность ученым увидеть механизмы производства света на уровне отдельных клеток. Визуализации показали, как одноклеточный организм вида Pyrocystis lunula производит вспышку света, когда его клеточная стенка деформируется механическими силами. Путем систематических экспериментов они обнаружили, что яркость вспышки зависит как от глубины деформации, так и от скорости, с которой она возникает.
Известный как «вязкоупругий» отклик, это поведение встречается во многих сложных материалах, таких как жидкости с суспендированными полимерами. В случае таких организмов, как Pyrocystis lunula, известных как динофлагелляты, этот механизм, скорее всего, связан с ионными каналами. Они представляют собой специальные белки, распределенные на клеточной мембране. Когда мембрана нагружена, эти каналы открываются, позволяя кальцию перемещаться между клетками в клетке. Это и вызывает биохимический каскад, который производит свет.
Несмотря на десятилетия научных исследований, в основном в области биохимии, физический механизм, с помощью которого поток жидкости запускает производство света, оставаля неясным
Раймонд Гольдштейн, профессор сложных физических систем в кафедре прикладной математики Шлюмберже
Результаты ученых показывают физический механизм, с помощью которого поток жидкости запускает производство света. Кроме того, визуализации наглядно демонстрируют, насколько «элегантным» может быть принятие решений на уровне одной клетки, заявляют исследователи.
Биолюминесценция в океане используется для защиты от нападения и участвует в процессе спаривания. В случае динофлагеллят, они используют свет, чтобы отпугнуть хищников.
Читать также
Германия стала первой крупной экономикой, которая отказывается от угля и ядерной энергетики
Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города
Посмотрите на голое ядро гигантской планеты: ученые нашли подобное впервые