Детские теории. Как флуоресценция животных обнаружила неспособность ученых выдвигать здравые гипотезы
Французско-вьетнамская команда биологов обнаружила, что бумажные гнезда ос-полист флуоресцируют — светятся видимым светом, если на них попадает ультрафиолетовое излучение. Ученые протестировали гнезда нескольких видов рода Polistes. Все они оказались способны к флуоресценции, хотя и в разной степени.
Для неспециалистов это сообщение может показаться милым и забавным (да к тому же сопровождаемым красивыми картинками), но не слишком важным. На самом деле это очередной эпизод в истории изучения флуоресценции в дикой природе. Истории не такой уж длинной, но весьма поучительной с точки зрения представлений о современной науке.
Все началось несколько лет назад, когда адъюнкт-профессор лесоводства Нортлендского колледжа в штате Висконсин Джонатан Мартин отправился ночью в близлежащий лесок, прихватив с собой ультрафиолетовый фонарь (его интересовала флуоресценция у растений). Неожиданно в невидимый луч попала американская летяга. И этот серовато-бурый зверек вспыхнул ярко-розовым светом.
Исследовать вопрос взялась бывшая дипломница Мартина Эллисон Колер. Выяснилось, что флуоресцируют все три вида американских летяг, причем не только живые зверьки, но и музейные чучела, в том числе 130-летнего возраста. А вот мех других древесных грызунов такой способностью не обладал.
Статья Мартина, Колер и двух их коллег, вышедшая в феврале позапрошлого года, получила немалую известность и породила целую серию подобных исследований (благо для них достаточно было только взять ультрафиолетовый фонарь и пойти в ближайший зоомузей). Вскоре та же команда авторов обнаружила аналогичное свечение меха у утконосов. Кенни Травуильон, куратор отдела млекопитающих в Музее Западной Австралии в Перте, обнаружил это явление у ехидн, кроличьих бандикутов, поссумов, вомбатов и некоторых летучих мышей — примерно трети всех проверенных на этот предмет видов. Уже есть снимки флуоресценции совиных крыльев. И вот очередь дошла до насекомых. Точнее, до их построек — сами осы в ультрафиолетовых лучах не светились.
Явление, что и говорить, интереснейшее и безусловно заслуживает более пристального изучения. И первый напрашивающийся вопрос тут, как такой признак мог возникнуть в эволюции и какую роль он играет в жизни своих обладателей?
Предположения на эту тему высказывались практически в каждой работе. И практически все они до сих пор были настолько же предсказуемы, насколько непредвиденным было само открытие. Обсуждение причин флюоресценции сразу же свелось к обсуждению ее возможного адаптивного значения — иными словами, вопрос «почему?» был заменен вопросом «зачем?». А дальше мысль исследователей идет по накатанной колее. «Они могут общаться с другими особями своего вида, щеголяя друг перед другом своим свечением, или это может быть частью брачных демонстраций, — говорит Эллисон Колер. — Другая гипотеза — они могут использовать флуоресценцию для защиты от хищников, подавая таким образом сигналы другим видам или сливаясь с фоном». «Это позволяет им замечать издали представителей своего вида и спокойно приближаться к ним, зная о том, что это безопасно», — предполагает Кенни Травуильон.
Честно говоря, как-то даже не верится, что такое говорят и пишут не школьники на олимпиаде, обескураженные вопросом о том, чего нет в учебнике, а серьезные профессиональные исследователи. Оставим в стороне совсем уж анекдотическую идею, что розовое свечение может сделать кого-то незаметным на каком бы то ни было природном фоне. Вспомним: для флуоресценции необходимо, чтобы на обладающий этим свойством материал (в данном случае — мех) попало ультрафиолетовое излучение. При выключении ультрафиолета свечение мгновенно гаснет.
Спрашивается, где же обладатели флуоресцирующего меха могут попасть под поток ультрафиолета? Если исключить искусственные УФ-излучатели (которых нет ни в висконсинском лесу, ни в австралийской пустыне, а 130 лет назад не было вообще нигде), то единственный доступный источник ультрафиолетовых лучей — прямой солнечный свет. В лесу, где живет, допустим, летяга, даже среди ясного дня не так уж много мест, где можно под такой свет попасть. Но как раз днем летяга спит в каком-нибудь дупле или другом темном убежище. И даже если ей когда-то и случится попасть под прямые лучи солнца (скажем, во время брачных игр, когда ошалелые от страсти зверьки порой резво скачут даже среди дня, не выбирая пути) — кто увидит ее свечение? Это в ночной тьме оно сияет, как перо жар-птицы, а на ярком солнечном свету разглядеть его совершенно невозможно.
То же самое можно сказать и об остальных «светящихся зверях»: по странному совпадению все без исключения млекопитающие, у которых до сих пор было обнаружено это свойство, ведут сумеречно-ночной образ жизни. Так какое адаптивное значение может иметь признак, у которого нет шансов проявиться? Однако это не смущает исследователей, мысль которых упорно остается в треугольнике «маскировка — внутривидовая коммуникация — ориентация в пространстве». И вообще не рассматривает версии, что данный признак может и не быть адаптивным.
На этом фоне нынешняя работа о флуоресценции осиных гнезд на первый взгляд выгодно выделяется. Авторы предполагают, что флуоресценция может защищать гнездо от перегрева. В самом деле, гнезда полист (которые, в отличие от гнезд наших обычных ос, состоят из одних только сот, без внешней оболочки) днем могут сильно нагреваться солнцем. Флуоресценция позволяет хотя бы уменьшить тепловой вклад ультрафиолетовой составляющей: львиная доля энергии поглощенного УФ-кванта немедленно переизлучается в виде кванта светового и тем уменьшает нагрев гнезда. Эту гипотезу, конечно, тоже следует проверять, но она по крайней мере не противоречит физическим законам.
Но эту разумную идею авторы выдвигают во вторую очередь. А перед этим они пишут: «Свечение служит им [осам] для ориентирования в пространстве, облегчая поиски дома в темноте». Уж не знаю, летают ли вьетнамские полисты ночью (наши представители этого рода — насекомые сугубо дневные), но что в темное время суток ультрафиолетовой подсветки нет даже во Вьетнаме — это такой непреложный физический факт. Который авторы данной работы игнорируют так же невозмутимо, как и их коллеги, занимающиеся млекопитающими.
Как гласит старая шутка: хоккеисты уверены, что Земля имеет форму шайбы. Вот футболисты — те гораздо умнее...
А что думаете вы? Обсудить тему и поспорить с автором теперь можно в комментариях к материалу.
Больше текстов о науке и обществе — в нашем телеграм-канале «Проект "Сноб” — Общество». Присоединяйтесь