Мерцание светлячков.

Кто в теплую летнюю ночь выходил на опушку леса, тот наверняка мог видеть, как в траве, подобно маленьким лам­почкам, мерцают и горят яркие огоньки. Если подойти к такому огоньку и разглядеть его, то окажется, что это – маленький “червячок”, или, как его еще называют, светля­чок. Этот светлячок издавна привлекал внимание людей. О нем складывались легенды, пелись песни.

Но почему светлячки мерцают в темноте ? Откуда он берется? Эти интересные вопросы долгое время оставались загадкой. Теперь они в основном выяснены.

Нужно сказать, что светлячок – это не червяк, как мо­жет показаться с первого взгляда, а жук из семейства мяг­котелых.

Мужская особь этого жучка величиной немного больше сантиметра, имеет крылья и хорошо летает, женская – крыльев не имеет и летать не может, но хорошо светится. Органами свечения у нее являются две широкие пластинки на конце брюшка. Пластинки эти состоят из клеток, где, как считают, поселяются светящиеся бактерии, которые живут в симбиозе со светлячками.

Такое сожительство выгодно для обоих организмов: свет­лячки предоставляют бактериям “квартиру” и пищу, а бакте­рии обеспечивают их светом.

Теперь полностью доказано, что свечение у светлячков имеет полезную биологическую особенность, которая содейст­вует их размножению. Свет, излучаемый самкой, служит для самца сигналом, который помогает ему находить ее. К тому же самки взбираются обычно на стебли трав, так, что эти живые фонарики можно видеть издалека. По ним и ориен­тируются самцы, которые имеют большие фасетчатые глаза, образованные из множества отдельных глазков. То, что это действительно так, доказано опытами. Когда самок светляч­ков помещали в герметически закрытые стеклянные трубоч­ки, самцы легко находили подруг. А когда их сажали в све­тонепроницаемые коробочки с дырочками, самцы не могли найти самок. Таким образом, у этих насекомых не запах, а свет служит ориентиром для самцов в поисках самок.

С давних времен человек наблюдал свечение моря и вос­хищался этим зрелищем. Вот как описывает свечение моря Ч. Дарвин, наблюдавший его во время своего знаменитого путешествия на корабле “Бигль”: “Как-то в очень темную ночь, когда мы проплывали несколько южнее Ла-Платы, мо­ре представляло удивительное и прекрасное зрелище. Дул свежий ветер, и вся поверхность моря, которая днем была сплошь покрыта пеной, светилась теперь слабым светом. Ко­рабль гнал перед собой две волны точно из жидкого фосфора, а в кильватере тянулся млечный след. Насколько хватал глаз, светился гребень каждой волны…”.

Что это за свет? Откуда он берется?

Ответы на эти вопросы были получены только во второй половине прошлого столетия. Оказалось, что источником све­чения морской воды тоже являются микробы. Чаще всего светятся бактерии, которые поселяются на теле рыб, медуз, моллюсков и других животных, откуда они смываются мор­скими волнами, отчего начинает светиться и вода. Но бакте­рии не являются единственной причиной свечения моря. Та­кой же эффект вызывается и некоторыми простейшими жи­вотными, например ночесветкой, которая встречается почти во всех морях. Ночесветка – одноклеточный биченосец шарообразной формы с одним небольшим жгутиком. Этот маленький светящийся шарик диаметром 1 мм появляется иногда в таком количестве, что заставляет светиться огром­ные водные просторы.

В тропических морях можно встретить животных, кото­рые светятся чудесным ярким светом. Это пирозомы, что в переводе означает “огненные тела”. Они бывают похожи на раскаленные болванки железа от 3-20 см до 4 м длинны. Если разглядеть такую “болванку”, можно установить, что это не одна особь, а целая колония, которая состоит из сотен осо­бей. У каждой особи два органа свечения, которые имеют вид округлых скоплений клеток. И эти клетки светятся не сами по себе, а за счет бактерий, которые живут в симбиозе с ними и сложным путем попадают в пироcомы из морской воды еще тогда, когда они находятся в стадии яйца.

Светятся пироcомы очень ярко. В рассказе одного учено­го приводится такой факт: когда корабль шел по морю, по­крытому светящимися пироcомами, то у окна капитанской каюты легко можно было читать книгу, напечатанную мел­ким шрифтом.

Интересно отметить, что, хотя светятся не сами пироcомы, а живущие в них бактерии, свечение это вызывается механи­ческим действием: удары весел, вращение пароходного вин­та, волнение моря. Чувствительность у них необычай­ная: если написать на теле пироcомы пальцем какое-нибудь слово, оно сразу же появится в виде огненных букв.

Даже на больших глубинах моря, куда не доходят лучи солнца и где господствует полная темнота, нередко вспыхи­вают яркие огни – огни живых источников.

Интересно светятся головоногие моллюски – кальмары. Один из них даже называется “чудо-лампа”, или “огненный” кальмар. Светящиеся органы у кальмаров размещаются по всему телу: на туловище, на голове, под глазами и даже на щупальцах.

Хотя кальмары светятся тоже за счет бактерий, органы свечения у них имеют вид настоящих фонарей с линзами и рефлекторами. Правда, линзы тут не стеклянные, а состоят из плотного прозрачного хряща.

Бактерии, вызывающие свечение, находятся в особых мешочках, которые снаружи суживаются, а внутри расширяются в пузырьки. Весь орган свечения опущен в чернильный мешок, который является хорошей ширмой с внутренней сто­роны.

Интересно то, что моллюски удачно выбирают нужных им квартирантов из большого разнообразия микробов, насе­ляющих воды морей. Нежелательные пришельцы выбрасыва­ются наружу особыми ресничками, которые выстилают ме­шочки. Некоторые кальмары при случае могут выбрасывать светящихся бактерий. Соприкасаясь с водой, они вспыхи­вают, как магний, образуя огненное облако.

Какую же роль играет свечение у головоногих моллюс­ков? Известно, что многие из них, например каракатица, спа­саясь от врагов, образуют чернильную завесу. Образование светящегося облака имеет ту же цель. Выстреливая светя­щихся бактерий в сторону врага, моллюск ослепляет его, и, пока ослепленный враг осмотрится, он успевает скрыться.

Бактериальную природу свечения имеют и некоторые рыбы.

Светящиеся бактерии живут не только в морской воде. Они могут поселяться на некоторых продуктах, например на мясных тушах, причем появление их не говорит о порче продуктов. С гигиенической точки зрения эти продукты впол­не пригодны в пищу.

Свечение рыбы или мяса можно вызвать искусственно. Для этого их опускают наполовину в 3%-ный раствор пова­ренной соли и ставят в прохладном месте при температуре 9-12°. Через 2-3 дня мясо или рыба начинают светиться.

При некоторых аномалиях в обмене веществ светящиеся бактерии поселяются даже на теле человека. Такой случай описан в литературе. Человек, на котором поселялись бакте­рии, светился в темноте лунным светом. Можно себе предста­вить, какой ужас охватывал суеверных людей, не знавших причин такого свечения. Теперь известно уже около 40 видов светящихся бактерий. Их разводят на рыбном бульоне, на искусственных питательных средах.

Кроме бактерий самостоятельное свечение имеют и неко­торые грибы. Например, опенки, которых часто можно встре­тить на мокрых гнилушках. Гнилушки светятся потому, что они оплетены грибницей опенка.

Бюст французского ученого Клода Бернара, сфотографированный при освещении “микробными лампами” (колбы с культурой светящихся бактерий).

Холодный биологический свет, излучаемый микробами, состоит из желтых, зеленых и синих лучей. Сила этого света невелика, но все же колонии таких бактерий можно сфото­графировать при освещении собственным светом. Более того, немецкий ученый Эмиль Дюбуа-Реймон при свете 13 “жи­вых ламп” (колбы с бульонной культурой фотобактерий) сфо­тографировал бюст Клода Бернара.

Свет фотобактерий может вызывать и фототропические изгибы у проростков растений.

Живые источники света интересны еще и тем, что они самые экономичные: от 80 до 92% затраченной ими энергии превращается в свет. Потери не превышают 20%. Для сравнения можно привести такой пример: у наших обычных лампо­чек накаливания в виде света используется всего только 3-4% энергии, а остальные 97-96% теряются через тепло­вое излучение. Даже у более экономичных ламп дневного света энергия используется только на 10%.

Как же образуется этот необыкновенный свет?

Процесс свечения еще не совсем ясен. Однако доказано, что живое свечение вызывается особым светообразующим (фотогенным) веществом – люциферином. Однако люциферин, что в переводе с латинского языка означает несущий свет, сам по себе не светится. Он начинает светиться только с помощью особого фермента люциферазы и то при обяза­тельном наличии свободного кислорода хотя бы в самом не­значительном количестве. При окислении люциферина кисло­родом с помощью фермента люциферазы выделяется энергия в виде света, которая воспринимается глазом.

Образование люциферина и люциферазы происходит в результате жизнедеятельности организма (биологический процесс), окисление же люциферина – процесс чисто хими­ческий. Он наблюдается и после смерти организма и даже вне организма. Многие морские животные выделяют люциферин и люциферазу прямо в воду, где и происходит окисление люциферина, т. е. свечение.

Можно искусственно выделить из живых организмов люциферин и люциферазу в чистом виде и заставить их взаимо­действовать в пробирке в присутствии кислорода. И в этом случае будет наблюдаться свечение. Однако получить эти вещества синтетически до сих пор не удалось. Такой синтез имел бы немаловажное значение и для техники. Решение этой задачи – дело будущего.