Zielone światło dla badań nad biofluorescencyjnymi rekinami

Dlaczego i jak świecą rekiny? Na znalezienie odpowiedzi na to pytanie czas poświęcili amerykańscy naukowcy, którzy odkryli rodzinę małocząsteczkowych metabolitów, odpowiadającą za sposób i przyczynę świecenia w ciemności przez te zwierzęta oraz tego, że inne rekiny to widzą.

Świecenie to działa w zupełnie inny sposób i w całkowicie innym celu, w porównaniu do mechanizmu wykorzystywanego przez inne stworzenia morskie. O dziwo dodatkową jego funkcją jest wspieranie zwalczania infekcji mikrobiologicznych.

Po odkryciu tego, że rekiny z gatunku Cephaloscyllium ventriosum są biofluorescencyjne, David Gruber z City University of New York postanowił szerzej zając się tematem. Chciał on dociec, co może dla zwierząt tych oznaczać ich zielona biofluorescencja.

David Gruber i Jason Crawford (z Yale University), badali rekiny z gatunków Cephaloscyllium ventriosum i Scyliorhinus retifer. Zauważyli oni, że skóra tych zwierząt ma różne odcienie. Badacze wyekstrahowali substancje chemiczne ze wspomnianej tkanki, by zidentyfikować nowy rodzaj fluorescencyjnych cząsteczek, które były obecne tylko w skórze jasnej. Okazało się, że są to bromo-tryptofan-kinureniny.

Wizualizacja zielonej biofluorescencji u rekinów. Autorzy zdjęcia: Gruber i Crawford.

Odnalezione metabolity małocząsteczkowe są fluorescencyjne, ale nie tylko na tym polega ich rola. Aktywują one bowiem szlaki podobne do tych, które u innych kręgowców pełnią funkcję w ośrodkowym układzie nerwowym i układzie odpornościowym.

U badanych rekinów, odkryte świecące cząsteczki odpowiadają za biofizyczne i spektralne właściwości ich jasnej skóry. Mechanizm ten różni się od opisanego u zwierząt z tzw. górnego oceanu, takich jak meduza i koralowce. Te stworzenia wykorzystują zwykle zielone białka fluorescencyjne jako mechanizmy przekształcania niebieskiego światła w inne kolory.

U rekinów istnieje zupełnie inny system, pozwalający im na wzajemne widzenie się. A inne zwierzęta niekoniecznie mają zdolność rozpoznawania osiąganego przez rekiny widma. To świadczy również o innej budowie oka tych gatunków. 

Film autorstwa Davida Grubera.

Rozpoczęte badania wywołały dodatkowe pytania związane z potencjalną funkcją biofluorescencji w sygnalizacji ośrodkowego układu nerwowego, odporności na infekcje drobnoustrojowe i ochrony przed światłem. 

Opracowanie: Iza Kołodziejczyk

Źródło:
Hyun Bong Park, Yick Chong Lam, Jean P. Gaffney, Vincent Pieribone, David F. Gruber, Jason M. Crawford (2019) Bright Green Biofluorescence in Sharks Derives from Bromo-Kynurenine Metabolism. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.07.019