Обнаружение светящихся многоножек в Калифорнии и последовательная эволюция биолюминисценции у двупарноногих
Discovery of a glowing millipede in California and the gradual evolution of bioluminescence in Diplopoda. Paul E. Mareka, Wendy Moore. PNAS. 2015. Vol. 112. No 20. P. 6419–6424.
Загадочная двупарноногая многоножка Xystocheir bistipita была открыта полвека назад и с тех пор не встречалась энтомологам. Недавно она была обнаружено снова в предгорьях Сан-Луис-Обиспо, шт. Калифорния (США). И в этот раз выяснилось, что насекомое обладает биолюминисценцией – способностью светиться в темноте. При свете дня оно выглядит светло-коричневым, в темноте испускает слабое зеленоватое свечение. В горах Вирджинии двупароногие многоножки окрашены в яркие цвета – желтый и черный, что является предупреждением для хищников о том, что их лучше не есть. Однако биолюминесценция, по крайней мере, у многоножек, вероятнее всего, развилась не как способ предупреждения об опасности. Авторы считают, что свечение помогло им выживать в жаркой сухой среде. Понять и проследить эволюционные истоки биолюминисценции крайне сложно, так как эта черта начала формироваться миллионы лет назад и сегодня имеет мало общего с формой, характерной для предков двупароногих (Diplopoda). Обнаруженное насекомое достаточно невелико (если сравнивать с другими многоножками, обитающими на более низких высотах). Раньше его не причисляли к роду светящихся многоножек Motyxia, распространенному в западном полушарии. Однако секвенирование ДНК показало обратное, и название существа было изменено на Motyxia bistipita. Секвенирование также помогло найти место обнаруженных многоножек на эволюционном древе других биолюминесцентных видов рода Motyxia. M. bistipita оказалась самой бледной и наименее ядовитой из них. Другие представители Motyxia – М. sequoiae, которые живут гораздо выше, в калифорнийских горах Сьерра-Невада, светятся ярче, а для их свечения характерна градация от тусклого до яркого. Авторы измеряли свечение многоножек фотографически в темной комнате, а также их токсичность – путем замеров объема цианидовых желез. Как оказалось, чем больше цианидовые железы, тем ярче светится насекомое: это указывает на функциональную связь между интенсивностью люминесценции и токсичностью, что в свою очередь доказывает, что у свечения есть и предупреждающая функция. В отличие от светлячков, которые светятся из-за ферментативной реакции между люциферазой и люциферином, M. bistipita обязана своему мягкому зеленовато-голубому свечению реакцией фотобелка с участием магния. Структура фотопротеина многоножек пока не установлена, известно, что он содержит порфирин и его молекулярная масса около 104 тысяч углеродных единиц. Авторы считают, что процесс свечения изначально использовался организмом многоножки, чтобы помочь ей справиться с окислительным стрессом во время жизни в низменных и сухих условиях. Затем биолюминесценция стала также частью жизни многоножек, живущих на больших высотах. Тогда она преобразовалась в предупреждающий сигнал, так как этим существам приходится сталкиваться с большим количеством хищников. Таким образом, слабое свечение низинной многоножки является эволюционно древней чертой, а более яркое свечение ее горных родственников – результатом дальнейшего развития этой способности. Благодаря открытию M. bistipita стало известно, что эволюционная роль биолюминесценции могла быть совершенно иной, нежели ее современная функция.
В.В. Стрекопытов