Хутро бандикутів, поссумів, деревних кенгуру та інших австралійських ссавців може світитися яскравими барвами під ультрафіолетом. Це явище, відоме як фотолюмінесценція, дослідили вчені з Університету Джеймса Кука (Австралія), які проаналізували зразки хутра з використанням хроматографії та мас-спектрометрії. Результати дослідження опубліковані у журналі PLOS One — передає КРВ.медіа.
Фотолюмінесценція у ссавців: що це і як працює
Фотолюмінесценція — це здатність деяких матеріалів випромінювати світло після впливу ультрафіолетового, фіолетового або синього світла. У природі це явище поширене серед риб, птахів, комах і рослин, але набагато рідше вивчене у ссавців. Важливо зазначити, що фотолюмінесценція — це не те саме, що біолюмінесценція. Остання передбачає самостійне світіння організму через хімічні реакції, тоді як фотолюмінесценція потребує зовнішнього джерела світла.
Команда дослідників з Університету Джеймса Кука, очолювана біохімікинею Ліндою Рейнхолд, вирішила з’ясувати, які саме молекули відповідають за це світіння у хутрі ссавців.
Як досліджували: методи та зразки
Зразки хутра були зібрані з нещодавно загиблих тварин — зокрема, бандикутів, північних кволів, поссумів, деревних кенгуру та качкодзьобів. Щоб запобігти фотодеградації, зразки зберігали загорнутими у фольгу при температурі -18°C.
Для виявлення молекул, які світяться, вчені використали високоефективну рідинну хроматографію (HPLC) у поєднанні з мас-спектрометрією з електроспрейною іонізацією (ESI-MS). Кожне волосся могло містити сліди люмінофорів — молекул, здатних випромінювати світло під впливом ультрафіолету.
У ході аналізу дослідники ідентифікували дві ключові групи люмінофорів — порфірини та метаболіти триптофану. Порфірини — це органічні сполуки, пов’язані з гемом (компонентом крові), які можуть світитися рожевим, помаранчевим або білим світлом. У хутрі бандикутів, поссумів та кволів виявлено похідні порфіринів, зокрема протопорфірин, копропорфірин, уропорфірин та гептакарбоксилпорфірин.
Інша група — метаболіти амінокислоти триптофану, зокрема кінуренова кислота та N-ацетилкінуренін. Вони спричиняли жовте та синє світіння у хутрі польових щурів. Проте ці метаболіти не були знайдені в інших тварин з дослідження.
Унікальні випадки: індиго та «невідомі молекули»
Дивовижне відкриття стосувалося мідного щеткохвостого поссума. Під білим світлом його хутро мало насичений фіолетовий відтінок, зумовлений присутністю сполуки, схожої на індиго — добре відомого барвника, який зазвичай отримують з рослин. Ця сполука, ймовірно, не є фотолюмінесцентною, але визначає незвичне забарвлення хутра.
Інший приклад — хутро деревного кенгуру Ламгольца. Під ультрафіолетовим світлом воно світилося лавандово-синім кольором. Цей ефект не вдалося пояснити відомими люмінофорами. Мас-спектрометрія виявила унікальні молекули, маса яких не відповідала жодним відомим флуоресцентним сполукам. Це свідчить про ймовірну наявність нових, ще не описаних молекулярних структур.
Чи має світіння біологічне значення?
Дослідники висунули кілька гіпотез щодо можливого призначення фотолюмінесценції у ссавців:
-
комунікація між тваринами, особливо в умовах низької освітленості;
-
маскування або захист від хижаків, які бачать в іншому спектрі;
-
виведення токсичних сполук: наприклад, порфірини як побічні продукти метаболізму гема можуть бути шкідливими при накопиченні, тож організм виводить їх через хутро.
Попри ці здогади, досі немає прямих доказів функціонального значення світіння. Не виключено, що це лише побічний продукт фізіологічних процесів.
Що далі? Незакриті питання дослідження
Команда Рейнхолд виявила понад 70 різних молекулярних сполук у зразках хутра, але лише кілька з них вдалося ототожнити як люмінофори. Понад 57 залишаються невідомими. Подальше дослідження може допомогти:
-
ідентифікувати нові біологічні барвники;
-
зрозуміти, як метаболічні процеси впливають на колір хутра;
-
визначити роль цих сполук у природному середовищі.
Крім того, результати можуть мати практичне застосування — від маркування тварин у дикій природі до розробки нових безпечних барвників або флуоресцентних міток у медицині.
Раніше ми писали, що морський лев з Каліфорнії тримає ритм краще за людей — дослідження
