Введение

Биолюминесцентная морская динофлагеллята.

Noctiluca scintillans – морской вид динофлагеллат, который может существовать в зеленой или красной форме в зависимости от пигментации в вакуолях. Встречается по всему миру, однако его географическое распространение варьируется в зависимости от того, является ли он зеленым или красным. Этот одноклеточный микроорганизм известен своей способностью к биолюминесценции, благодаря которой вода ночью приобретает яркое голубое свечение. Однако массовое размножение этого вида может приводить к экологическим проблемам, таким как токсичные красные приливы. Также он может служить индикатором антропогенной эвтрофикации.

Этимология

Название Noctiluca scintillans происходит от латинского Noctiluca, означающего «ночной свет», и scintillans, означающего «сияющий, выбрасывающий вспышки света». Эта классификация до сих пор остается предметом обсуждения, и связь Noctiluca с динофлагеллятами еще не установлена однозначно, поскольку результаты анализов по-прежнему слишком противоречивы для утверждения об единой классификации. В настоящее время она относится к типу Myzozoa, включающему одноклеточные жгутиковые организмы. Далее она входит в класс Dinophyceae, характеризующийся наличием двух жгутиков, отряд Noctilucales, у которого ядро взрослой особи не является динокарионным, и семейство Noctilucaceae, имеющее шаровидную форму и щупальца.

Морфология и анатомия

Noctiluca scintillans – одноклеточный сфероидальный организм, длина которого варьируется от 400 до 1500 мкм. Он перемещается вместе с течением и не способен к активному плаванию. Noctiluca scintillans – вид, способный регулировать свою плавучесть, контролируя внутриклеточную концентрацию ионов. Для подъема концентрация калия увеличивается, а для опускания – используются более тяжелые элементы, такие как кальций или магний. Вследствие их бурного размножения, они привлекают множество хищников из-за очень плотных скоплений и частой биолюминесценции на этой стадии жизненного цикла. Биолюминесценция – это преобразование химической энергии в световую энергию живым организмом, который затем излучает этот свет. Биолюминесценция отличается от флуоресценции и фосфоресценции тем, что последние две требуют контакта со светом для запуска явления. N. scintillans производит световые вспышки, являющиеся биолюминесценцией, при механическом воздействии. Это явление можно наблюдать в возмущенной воде, например, при прохождении судов, в прибрежной зоне на уровне волн или после перемешивания воды. Люциферин соединяется с люциферазой, и эти два соединения реагируют с кислородом, образуя окисленный комплекс. Затем люциферин излучает фотон. Разумеется, сама реакция не так проста: у светлячков для нее также требуются два дополнительных кофактора – АТФ и магний. Существуют различные типы люциферина, каждый из которых связан с определенной люциферазой, формируя различные системы химических реакций. Свет генерируется механической стимуляцией, вызванной напряжением сдвига. Деформация клеточной мембраны вызывает потенциал действия на мембране вакуоли, обусловленный ионами Ca2+, высвобождаемыми из внутриклеточных запасов. Этот потенциал действия вызывает приток протонов из вакуоли в сцинтиллу, снижая pH с 8 до 6. Это изменяет конформацию люциферазы, активируя ее. Люциферин содержит связывающий белок, предотвращающий его автоокисление в щелочной среде. Он высвобождает его посредством конформационного изменения в кислой среде, активируя люциферин. Эта активация позволяет ферменту окислять люциферин в оксилюциферин. Именно эта молекула приводит к излучению фотонов посредством неизвестного механизма. Эвтрофикация воды не связана напрямую с Noctiluca scintillans, однако тот факт, что концентрация растворенного кислорода уже несколько снижена в период муссонов, указывает на более устойчивое развитие этого вида, что усугубляет ситуацию, увеличивая потребление кислорода и уменьшая количество доступного растворенного кислорода. Снижение естественного содержания растворенного кислорода вызвано присутствием фитопланктона, принесенного гипоксичными водами Южного океана в период муссонов. На сегодняшний день это единственное объяснение появления вод с низким содержанием кислорода. Предстоит еще много работы для поиска путей решения этой проблемы, особенно для понимания точных механизмов взаимодействия.

Роль в окружающей среде

+Обзор роли N. scintillans в окружающей среде
Положительное воздействие
Нейтральное воздействие
Отрицательное воздействие
В пищевой цепи
Биолюминесценция (роль неизвестна)
Эутрофикация, влияние на коралловые рифы, красные приливы

Календарь

Феномен биолюминесценции очень приятно наблюдать, но он встречается не везде и не всегда. В приложении представлен календарь пиков численности в различных регионах мира и в разные месяцы года. +Календарь наблюдений N. scintillans
РегионМесяц годаJFMAMJJASOND
Северо-восточная Атлантика (Гасконский залив)X
Северное море (Фламандское, Зеландское и Голландское побережье)XX
Черное море (центральная часть, север)X
Черное море (юг)X
Черное море (северо-восток)X
Мраморное мореX
Адриатическое море (север)X
Северная Аравийская акватория (побережье Пакистана)XX
Северо-западная Аравийская акватория (побережье и открытое море)XXX
Западная Аравийская акватория (Оманский залив)XX
Восточная Аравийская акваторияX
Красное море (север)XX
Северо-восточная часть Индийского океана (Бенгальский залив)XXXXXX
Тайландский заливXX
Юго-восточная Австралийская шельфовая зонаXX
Северо-западная часть Тихого океана (Японское шельфовое море)X