Защо някои вълни светят в синьо през нощта

„Въпреки десетилетия на изследвания, физическият механизъм на това сияние оставаше загадка. Разбрахме как точно водните потоци влияят на водораслите да произвеждат сияние и показахме как самият микроорганизъм елегантно контролира дали ще свети“, обясни един от авторите на работата, професорът от университета в Кеймбридж Реймънд Голдщайн.

По бреговете на Тихия океан и други големи водоеми на Земята през нощта често можете да видите синьо сияние върху гребените на вълните. По правило се появява през пролетта и лятото в продължение на няколко дни или дори седмици.

Учените забелязаха това явление в началото на миналия век. Според океанолозите неговият източник са микроскопични водорасли-динофлагелати, които активно се размножават в крайбрежните води в топлия сезон. Учените все още не са достигнали до общоприето мнение за това как се появява това сияние, а също и защо е необходимо.

Голдщайн и неговите колеги запълниха тази празнина. Използвайки набор от високоскоростни камери и система за наблюдение на живота на отделни динофлагелатни клетки, те проследяват раждането на отделни проблясъци от светлина.

Учените провериха теорията върху водорасли от вида Pyrocystis lunula, които обитават крайбрежните води на всички океани по света и се считат за един от основните източници на този блясък. По време на експериментите учените улавят единични водорасли с помощта на микропипети и ги поставят в устройство, генериращо вид океански вълни.

Променяйки силата, посоката и други физически характеристики на вълните, физиците наблюдават как се появяват проблясъци, а също така наблюдават как се променят жизнената активност и появата на водораслите. Благодарение на това учените успяха да обяснят защо Pyrocystis lunula светят, защо го правят и как водораслите контролират това сияние.

Първите измервания показват, че сиянието се произвежда само ако вълните са достатъчно силни и в същото време бързо разтягат или притискат мембраната, която заобикаля клетките на Pyrocystis lunula. Колкото по-силно и бързо възникват тези изкривявания, толкова по-ярък е блясъкът на клетките.

Такива деформации в структурата на клетъчната мембрана, както предполагат учените, причиняват йонните канали да се отворят вътре в клетката. Поради това калциевите йони могат да проникнат в онези области на Pyrocystis lunula, които съдържат ензими, които са отговорни за производството на светлина. В резултат на това се активират молекулите на тези ензими. Колкото по-силно се отварят каналите, толкова повече „гориво” за тези протеини произвежда клетката и по-дълго и по-ярко свети тя.

Къде се намират и колко подобни структури присъстват в клетките на водораслите, учените все още не знаят. Те предполагат, че благодарение на такива структури, Pyrocystis lunula плаши растителноядните обитатели на морето, които плуват опасно близо до колониите от водорасли, като същевременно не харчат енергия за сиянието, ако бързите предмети, които са източник на мощни вибрации и смущения, не се движат около тях.

В близко бъдеще, както отбелязва Голдщайн, екипът му ще изпробва тази теория на практика. Изследователите ще проучат как се разпределят силите, които действат върху клетката вътре в такива вълни, както и как водораслите реагират на промените в тяхната конфигурация. Това ще помогне да се изясни ролята на блясъка в живота на Pyrocystis lunula и други динофлагелати, както и да се разбере как този механизъм може да бъде адаптиран за решаване на практически и научни проблеми.