Общественные осы построили флуоресцирующие гнезда

Гнездо осы из рода Polistes сияет зеленовато-желтым в луче ультрафиолетового фонарика.

Энтомологи обнаружили, что гнезда четырех видов ос из Вьетнама под воздействием ультрафиолета испускают зеленовато-желтое сияние. Кроме того, флуоресцентные гнезда создают два вида ос из Южной Америки и Европы — правда, их постройки светятся уже синим. Источником сияния, скорее всего, являются флуоресцентные белки в составе волокон шелка, из которых сделаны крышечки сот. По мнению ученых, флуоресцирующие крышки сот могут защищать развивающихся под ними личинок от ультрафиолета или служить маяком для ос-фуражиров, возвращающихся в гнездо в сумерках. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of The Royal Society Interface.

Флуоресценция, то есть способность поглощать свет с определенной длиной волны и излучать его на большей длине волны, но с меньшей энергией, широко распространена в животном мире. Данная черта особенно характерна для беспозвоночных, от медуз до скорпионов. Впрочем, в последние годы зоологи обнаруживают все больше примеров флуоресценции среди позвоночных: рыб, рептилий, птиц и даже млекопитающих. А недавно стало известно, что флуоресцировать способны практически все виды амфибий.

Команде энтомологов во главе с Сержем Бертье (Serge Berthier) из Сорбонны удалось обнаружить еще один необычный пример биофлуоресценции. Во время работ в тропических лесах на севере Вьетнама исследователи обнаружили, что гнезда четырех местных видов общественных ос из рода Polistes (P. brunetus, P. lepcha, P. japonicus и еще одного неопознанного вида) испускают сильное зеленовато-желтое сияние, если ночью посветить на них ультрафиолетовым фонариком. В природе это свечение заметно невооруженным глазом с пяти-двадцати метров. Гнезда двух других видов ос, P. canadensis и P. gallicus, собранные во Французской Гвиане и на юге Франции соответственно, также светятся в ответ на воздействие ультрафиолетом. Правда, испускают они не зеленовато-желтый, а синий свет. 

У всех шести видов флуоресцируют не гнезда целиком, а лишь полупрозрачные крышки, которые закрывают соты и состоят из выделенных взрослыми особями волокон шелка и белков. Как показал лабораторный анализ собранных гнезд, именно эти волокна, точнее, некие белки в их составе, отвечают за сияние в ультрафиолетовом свете.

Гнезда ос из рода Polistes. A): в дикой природе при дневном свете; B): в дикой природе под лучом ультрафиолетового фонарика; C): в дикой природе под лучом фонарика с белым светом; D) изъятое из природы гнездо в белом свете; E) изъятое из природы гнездо при ультрафиолетовом освещении.

Для гнезд, построенных P. brunetus, P. japonicus и P. lepcha, пик кривой возбуждения составил 380 нанометров (для четвертого вида из Вьетнама он приходится на 450 нанометров). При этом пик кривой испускания у всех вьетнамских видов находится в районе 540 нанометров. Таким образом, значение стоксова сдвига для них составляет около 160 нанометров. Пики возбуждения гнезд P. canadensis и P. gallicus приходятся на 372 и 390 нанометров соответственно, что примерно совпадает со значениями, полученными для азиатских видов. Однако пики испускания у южноамериканского и европейского видов лежат в синем диапазоне и составляют 472 нанометров и 440 нанометров соответственно. У всех видов более толстые края крышек флуоресцируют сильнее, чем относительно тонкие центральные части.

Интенсивность флуоресценции, измеренная при воздействии светом с длиной волны 380 нанометров, оказалась максимальной у гнезд вида P. brunetus. Приняв это значение за 100 процентов, Бертье и его соавторы выяснили, что у других видов флуоресценция намного слабее. Например, у P. lepcha она составила 48 процентов от уровня, отмеченного для P. brunetus, а у P. gallicus — 24 процента. Наименее интенсивная флуоресценция характерна для P. canadensis — менее пяти процентов от уровня P. brunetus. Интересно, что интенсивность флуоресценции собранных гнезд постепенно снижалась после нескольких месяцев хранения при комнатной температуре.

В ходе дополнительных экспериментов исследователи оценили квантовый выход флуоресцении для гнезд P. brunetus и P. japonicus (эта величина рассчитывается как соотношение количества испускаемых и поглощенных фотонов). Для первого вида она составила 35,6 процента, а для второго — 11 процентов.

По словам авторов, пока неясно, какую функцию выполняют флуоресцентные крышки сот. У пчел и ос есть три типа фоторецепторов — и пик чувствительности одного из них приходится на 540 нанометров, что соответствует пику испускания света гнездами четырех азиатских видов. Это значит, что P. brunetus, P. japonicus, P. lepcha и четвертый вид из Вьетнама способны видеть сияние собственных гнезд в ответ на ультрафиолетовую составляющую солнечного или лунного света. Возможно, флуоресцирующие крышки служат маяком для особей-фуражиров, которые возвращаются домой в вечерних сумерках. Поскольку интенсивность флуоресценции у разных видов различается, это сигнал, возможно, позволяет не перепутать гнездо собственного вида с чужим.

Согласно альтернативной гипотезе, флуоресцентные крышки защищают находящихся под ними личинок от опасного воздействия ультрафиолета, к которому они особенно уязвимы во время метаморфоза. Кроме того, флуоресценция может регулировать развитие личинок. Сезон размножения ос из рода Polistes во Вьетнаме приходится на дождливые месяцы с июня по август, когда до полога леса доходит немного видимого света. Ультрафиолетовое излучение в этот период остается примерно таким же интенсивным, как и всегда. Запуская флуоресценцию в крышках сот, оно увеличивает количество видимого света, проходящего через них, что может служить сигналом для развивающихся личинок.

Возможно, флуоресцирующие гнезда характерны и для других ос из рода Polistes, в первую очередь для видов из подрода Polistella, который имеет азиатское происхождение и включает три вьетнамских вида, включенных в исследование. Эту особенность можно использовать, чтобы искать и уничтожать гнезда инвазивных представителей данной группы. Кроме того, выяснив, какие именно белки заставляют крышки сот сиять в ответ на ультрафиолетовое излучение, ученые смогут получить новые виды флуоресцентных молекул, которые пригодятся в биологии и медицине.

Изучение осиных гнезд может быть полезным и для археологов. Например, недавно ученые с помощью радиоуглеродного метода датировали остатки древнего осиного гнезда на стене пещеры и выяснили, что находящийся под ним рисунок кенгуру был сделан 17300 лет назад. Это делает его древнейшим образцом наскальной живописи в Австралии.

Сергей Коленов

Источник: nplus1.ru

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Опубликовано: 27.08.2021 в 22:45

Автор:

Категории: Наука и технологии

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии