Интересное открытие сделали биологи из США — они обнаружили, что иногда бактерии в организме животных могут выполнять очень неожиданные функции. Небольшие головоногие, живущие у Гавайских островов, используют микробов и как источник света, и в качестве встроенных часов. Бактерии помогают животному определить время суток.
В мантии животного, называемого на латыни Euprymna scolopes, живут люминисцирующие бактерии. За их счет головоногого очень сложно заметить снизу хищникам: брюхо не выделяется темным силуэтом на фоне светлой (если смотреть со дна) поверхности воды, а сливается с ним. Бактерии получают корм и прибежище, а крошечный кальмар (взрослая особь весит меньше трех грамм и помещается в спичечный коробок) обеспечивает себе маскировку.
Прошлые исследования также показали, что светящийся орган — это не просто полоска кожи, на которой поселились светящиеся микробы определенного вида. Кожа в этом месте содержит большое число микроскопических отражателей и рассеивателей, а еще снаружи он закрыт дополнительной перепонкой, играющей роль диафрагмы. При погружении на глубину, где освещение более тусклое, животное прикрывает свой «прожектор» для поддержания светомаскировки… но и это, как пишетпресс-служба Американского микробиологического общества со ссылкой на принятую к печати в журнале mBio статью — еще далеко не все.
Ранее молекулярным биологам было известно, что у кальмаров есть те же встроенные биологические часы, что и у прочих животных. То есть несколько генов, активность которых циклически меняется с суточным ритмом и задает активность других генов; ключевую роль в таких часах обычно играют еще белки криптохромы, реагирующие на уровень освещения. Днем света больше, ночью меньше — и даже не нужно иметь глаз, чтобы заметить такое изменение, достаточно всего лишь светочувствительных криптохромов в каких-то иных клетках. У птиц и рептилий, например, свет воспринимает шишковидная железа, поэтому утренее пение петухов обусловлено вовсе не тм, что птица увидела рассвет!
Закономерный вопрос, который задали себя работавшие со светящимся кальмаром ученые, таков — а как животное, таскающее на себе прожектор, определяет время суток? И, кстати, как регулируется яркость этого светящегося органа, ведь в ночной тьме яркий фонарь на животе уже очень сложно назвать маскировкой! Изучение люминисцентных бактерий вместе с их хозяином показало, что кальмары отделяют день от ночи благодаря своим симбионтам. Впрочем, как и положено в случае симбиоза, правильный ход биологических часов зависит от обоих участников.
Кальмары без бактерий не смогли запустить свой суточный цикл активности генов в клетках даже тогда, когда ученые освещали их синим светом, имитируя бактериальную люминисценцию. А когда им подсадили тех же бактерий, только дефектных и не способных светится (ген свечения «выключили» методами генной инженерии) — то часы все равно не заработали, для их запуска требовалось и свечение, и наличие симбионтов. То есть бактерии взяли на себя часть обязанностей по поддержанию режима дня и это открытиепозволяет по-новому взглянуть на взаимоотношения животных с бактериями в целом. Одна из авторов исследования, Маргарет МакФалл-Нгай из университета Висконсина, говорит о том, что бактериальное сообщество человеческого кишечника тоже имеет свои суточные ритмы — но пока что неясно то, насколько эти ритмы самостоятельны, а насколько обусловлены суточными ритмами самого человека.