Глубоко под океаном - на глубине 3000 футов под поверхностью, куда не проникает солнечный свет, - море окутано холодной, непроглядной тьмой. Но иногда сквозь бездну пробивается яркий свет. Мерцающие оттенки синего и зеленого завораживают любопытных рыб и кальмаров, соблазняя их приблизиться. Скорее всего, они думают, что наткнулись на ценное плавающее лакомство в относительно бедной ресурсами среде обитания. Они еще не знают, что именно им предстоит стать пищей. Последнее, что они увидят, это колючую, шарообразную тень, появляющуюся из-за светящейся сферы, а затем они попадут в зубастую пасть рыбы-удильщика.
Исследователи уже давно знали, что этот ослепительный, смертоносный спектакль является типичной тактикой питания всех видов рыб-удильщиков, но исследование редкой тихоокеанской рыбы-футбола проливает новый свет на то, как они получают свой блеск.
Согласно результатам, опубликованным в Journal of Fish Biology, этот конкретный вид не просто излучает свечение: он также преобразует свои сияющие цвета в "удивительный световой диско-шар", - говорит автор исследования Тодд Кларди, менеджер ихтиологических коллекций Музея естественной истории округа Лос-Анджелес (NHM).
"Существует множество различных рыб-удильщиков, и все они выглядят совершенно по-разному и бывают разных размеров, - говорит Билл Лудт, соавтор статьи и куратор ихтиологии музея. Это разнообразие распространяется и на светящиеся приманки, которые они используют для привлечения товарищей и добычи".
Некоторые виды рыб-удильщиков имеют очень простые приманки, известные также как эска, с одной маленькой точкой света на кончике. Другие имеют более длинные, сложные приманки или даже несколько светящихся, болтающихся придатков. Но все они имеют один и тот же источник света: биолюминесцентные бактерии. Эти микробы, которые можно найти у многих морских животных, например, у гавайского кальмара-бокоплава, могут использоваться для привлечения добычи, создания камуфляжа, отвлечения хищников и общения с представителями одного вида. У рыбы-удильщика эти фотобактерии живут внутри мясистой эски и действуют как маленькие генераторы света, создавая мягкий, электрический голубой оттенок. Это единственный источник света, обнаруженный в океане на глубине менее 650 футов.
Образец тихоокеанской рыбы-футболиста. Живые светящиеся бактерии, называемые фотобактериями, освещают приманку рыбы-удильщика, чтобы привлечь невольную рыбу. Эти рыбы-удильщики от природы имеют такой темный цвет, говорит Ладт, что позволяет им сливаться с непроглядной чернотой глубокого, темного моря. Фото Тодда Кларди. Credit: Courtesy of the Natural History Museum of L.A. County (NHM)Но, как показало новое исследование, тихоокеанская рыба-футбол (Himantolophus sagamius) использует дополнительный трюк для создания своих световых шоу: Биофлуоресценция. Хотя эти два качества часто путают, биолюминесцентные организмы производят свет, а организмы с биофлуоресценцией способны изменять свет. "Можно представить это как манипуляцию: свет исходит одного цвета [или длины волны], а затем излучается в другом цвете", - говорит Людт.
"Биофлуоресценция довольно широко распространена в мелководных морских средах, но тот факт, что мы наблюдаем ее в глубоком море, где нет окружающего света, делает ее действительно захватывающей", - добавляет он.
В отсутствие солнечного света, предполагают авторы исследования, рыба-удильщик вместо этого развила способность использовать и преобразовывать свет своих светящихся микробов. Флуоресценция придает дополнительный блеск их яркой ловушке.
РЕДКАЯ НАХОДКА! В пятницу утром в Ньюпорт-Бич выбросило глубоководную рыбу-удильщика! На пляже Crystal Cove @CrystalCoveSP сотрудники были предупреждены посетителем пляжа Беном Эслефом и смогли извлечь этот неповрежденный экземпляр... pic.twitter.com/vERGy5Zujt- Davey's Locker (@DaveysLocker400) May 9, 2021
Новые данные получены в результате изучения Лудтом и Кларди самки тихоокеанской рыбы-футбола, выброшенной на берег в Ньюпорт-Бич, Калифорния, и получившей широкую известность в социальных сетях в мае 2021 года. Прозванный в Твиттере "Колючим бейбикейком", этот экземпляр был около фута в длину и, вероятно, обитал на глубине от 1 000 до 4 000 футов. До таких размеров вырастают только самки, поскольку самцы большинства видов рыб-удильщиков маленькие и часто даже паразитически прикрепляются к самкам. Это редкая находка, в коллекциях по всему миру хранится всего около 30 экземпляров рыбы-англера, говорит Людт. Команда получила рыбу-футболиста в замороженном виде и разморозила ее, планируя ввести драгоценный образец в формалин для консервации. Но Кларди затормозил - почему бы сначала не изучить ее при флуоресцентном свете?
К их удивлению, свет синих волн обнаружил зеленое свечение на приманке рыбы. При ближайшем рассмотрении они обнаружили небольшие биофлуоресцентные кристаллические структуры на иллициуме, или ножке, на которой держится приманка - там, где нет биолюминесцентных бактерий. Ладт и Кларди считают, что биолюминесцентная приманка обеспечивает необходимый источник света для флуоресценции кристаллических структур.
Зеленая биофлуоресценция, излучаемая образцом тихоокеанской рыбы-футболиста при облучении синим флуоресцентным светом. Фотография Уильяма Лудта. Credit: Courtesy of the Natural History Museum of L.A. County (NHM)"У этого вида и так очень сложная, продуманная демонстрация, которую он может создать с помощью своей приманки, а эта флуоресценция дополняет ее", - говорит Лудт. Луковица свисающей эски заметно больше, чем у некоторых других видов, и окружена многочисленными щупальцевидными придатками, каждый из которых имеет серебристый, излучающий свет кончик. Хотя исследователи не могут точно определить ее функцию, пока не понаблюдают за рыбами-футболистами в дикой природе, они подозревают, что этот многоцветный спектр может служить способом привлечения товарищей или сбивать с толку добычу.
"Представьте себе, что вы находитесь в абсолютно черной пещере, и все, что вы видите вдали, - это небольшие пятна света, например, яркий голубой здесь и крошечные оттенки зеленого там", - говорит Лудт. "Это просто усложняет оптическое отображение в целом для всего, что рассматривается под водой".
Зубы этой рыбы были бы весьма устрашающими для кальмаров и мелких рыб. Они направлены внутрь, чтобы не дать добыче ускользнуть. Рыба-удильщик также имеет шипы вдоль тела, что делает ее трудноуловимой для потенциальных хищников. Фото Салли Маркес. Credit: Courtesy of the Natural History Museum of L.A. County (NHM)Известно несколько других глубоководных обитателей, использующих такое сочетание биофлуоресценции и биолюминесценции, в том числе кристаллическая медуза и некоторые сифонофоры. Один обитатель дна, называемый рыхлочелюстной драконовой рыбой, использует биофлуоресценцию для изменения биолюминесцентного синего света на красный, который действует как фонарик, который большинство его жертв физически не в состоянии увидеть.
Новые результаты показывают, что биофлуоресценция может быть более распространена среди видов рыб-удильщиков и других глубоководных организмов, чем считалось ранее.
"Для меня это было удивительно, особенно потому, что биофлуоресценция требует источника света, а свет - это не то, что мы обычно приписываем глубокому морю", - говорит Кристофер Мартинес, биолог рыб и доцент кафедры экологии и эволюции Калифорнийского университета в Ирвайне. В регионе океана, где так много "странно выглядящих" организмов, рыбы-удильщики выделяются своей дико дивергентной и экстремальной морфологией". Открытия, подобные этому, замечательны тем, что они открывают новые аспекты разнообразия, а также позволяют по-новому взглянуть на то, как выживают и эволюционируют организмы в морских глубинах".
"Мы только начинаем изучать биофлуоресценцию у рыб и ее возможные функции", - говорит Мартинес. "Однако на самом деле мы не знаем, как биофлуоресценция используется у рыб, и именно поэтому она так интересна".
Гиотаку, тип традиционной японской гравюры, с изображением тихоокеанской футбольной рыбы работы художника Дуайта Хванга, 2021 год. Credit: Image courtesy Dwight HwangЛудт и Кларди работают с коллегами из NHM над изучением разнообразия рыб в коллекции музея. Эта последняя находка подчеркивает сложные и экстремальные приспособления, которые развились у существ для обитания в мутных глубинах.
"Глубокое море - не самое гостеприимное место: там холодно, темно, там большое давление", - говорит Людт. "Я думаю, что это [исследование] просто показывает, насколько сложны эти адаптации и насколько они замечательны".