Különleges kamerával sikerült képet alkotni arról, hogyan lát egy kevéssé ismert cápafaj: kiderült, hogy az éjsötét mélységet kedvelő macskacápa zölden világító fluoreszkálással teszi magát láthatóvá a fajtársak számára. A fortélyra valószínűleg a szaporodás érdekében van szüksége.

A nemzetközi kutatócsapat új bizonyítékot is talált a halak biofluoreszcenciájának evolúciós történetére, amely azt támasztja alá, hogy a jelenség sokkal elterjedtebb és lényegesebb, mint korábban feltételezték – csakhogy mi, emberek nem látjuk, ezért nem tudunk a létezéséről.

A halak fluoreszkáló képességét csak néhány éve fedezték fel, és sok még a rejtélyes részlet a szakemberek előtt. Becslések szerint a cápák, csontoshalak és tengeri teknősök körében több mint 200 faj rendelkezik olyan sejtekkel, amelyek a felszínről leszűrődő kék fényt elnyelik és zölddé alakítva kibocsátják.

Ez a cápa kifejezetten emberkerülőnek számít

Szó szerint fény derült egy olyan állatfaj életmódjára, amelyet nem tartanak sokra,”mondta David Gruber tengerbiológus, a New York Egyetem és az Amerikai Természettudományi Múzeum munkatársa, a Nature magazin online folyóiratában, a Scientific Reports-ban publikált tanulmány vezető szerzője.

Kutatótársaival a közönséges macskacápa (Scyliorhinus retifer) és a pettyes macskacápa (Cephaloscyllium ventriosum) szemét és bőrét vizsgálták meg. Ezek az egy méter hosszúságú, kistestű cápák idejük java részét 500-600 méteres mélységben, a tengerfenéken vagy sziklahasadékokba húzódva töltik.

közönséges macskacápaForrás: Wikimedia Commons

E két faj egyedei gyakran keverednek véletlenül a halászhálókba, de még senki nem vizsgálta meg őket alaposabban. A szörfösök körében népszerű strandok mellett is gyakoriak, ám kerülik az embert, és éjszakai életmódot folytatnak, ezért ritkán találkozik velük a búvár.

De mitől világít a bőre?

A macskacápák a 200-1000 méteres mélységtartományban, az úgynevezett mezopelágikus zónában élnek, ahol a leszűrődő fény már csak kékesen dereng, mert a spektrum több színét a vízréteg nem engedi át.

A cápák bőrében egy olyan, még nem azonosított pigment (természetes festéksejt) található, amely elnyeli a kék fényt, és zöld fénnyé alakítva újra kibocsátja: ez a folyamatot nevezik biofluoreszkálásnak (biofluoreszcenciának). Különbözik a biolumineszkálástól (biolumineszcenciától), mert annak során az adott élőlény kémiai reakciók segítségével maga állít elő fényt, vagy olyan olyan organizmusokkal él együtt szimbiózisban, amelyek képesek fényt kibocsátani.

Világító közönséges macskacápa (Scyliorhinus retifer)Forrás: © J. Sparks, D. Gruber, and V. Pieribone

A fluoreszkálás jobb megértéséhez Gruber és csapata a cápák szemének vizsgálatával kezdte a munkát. A cápaszem belsejében, a retina fényérzékeny rétegében kifejezetten hosszú pálcikák vannak, amelyek éles látást tesznek lehetővé csekély fénymennyiség esetén is.

Találtak még olyan fényérzékeny festékanyagot, amely a kék és zöld színek észleléséért felelős. A mi szemünk három színpigmentet, a vöröst, a zöldet és a kéket észlel, s ennek révén a spektrum 400 nanométertől 700 nanométerig terjedő hullámhosszát, az ennek megfelelő árnyalatokat. Érdekesség, hogy az arasznyi méretű sáskarákok szemében 12 féle festékanyag van, vagyis ők nagyságrenddel több színt látnak, mint az emberek.

Ha tudjuk, miképpen működik, utánozhatjuk is

Miután megismerték a macskacápa szemének felépítését, a kutatók egy kamerát készítettek, amely megközelítőleg olyan képet alkot, mint amit a cápa lát. Különleges szűrőkkel érték el, hogy a kamera csak a megfelelő színtartományt érzékelje. Utána búvárruhát húztak, és lemerültek a San Diego melletti Scripps Canyonba macskacápákat keresni.

A természetes fényben (pontosabban homályban) az ember szeme alig képes meglátni a kanyon falrepedéseibe húzódott cápákat. Ám a cápaszem-kamerán keresztül zöldesen kezdtek világítani, köszenhetően a biofluoreszcenciának. A nagy kontrasztnak köszönhetően valósággal kiragyogtak a sötét háttérből.

cápa, barlangForrás: © K. McBurnie

“Képzeljük el, hogy a diszkóban kék a világítás, vagyis mindent kéknek látunk, legfeljebb az árnyalataiban van különbség – magyarázta Gruber. – Egyszer csak valaki beugrik a táncparkett közepére egy olyan ruhában, amelynek mintái a kék fényt zölddé alakítják. Nyilvánvalóan ki fog tűnni a többi táncos közül. Na ezt csinálják a macskacápák.”

A ragyogó mintázat fajok és nemek szerint is eltérő

A Cephaloscyllium ventriosum bőrét természetes fényben világos bézs foltok tarkítják, amelyek a cápakamerán keresztül már zölden világítanak. A nőstények pofáján ragyogó pöttyökből álló egyedi mintázatú maszk látható, amely sűrűbben pettyezett és nagyobb kiterjedésű, mint a hímeké.

A Scyliorhinus retifer bőrén váltakoznak a világos és sötét foltok, de pöttyei nincsenek. A nőstényeknél még kifejezettebb a hálószerű mintázat. A hímek párzószerve, azaz a farok alatti úszó, amely összenőtt a kettős hímvesszővel, cápaszemmel nézve ragyog a sötétben.

Cephaloscyllium ventriosum természetes élőhelyén, háromféle megvilágításban (fehér, természetes és kék fénnyel megvilágítva)Forrás: © Gruber et al.

A macskacápákról az a vélekedés, hogy éjszakai és magányos állatok, jóllehet kevés tény áll rendelkezésünkre viselkedésükről vagy életciklusaikról. Gruber szerint a fluoreszkálás nyilván szükséges a túlélésükhöz, de a kutatók még találgatják a pontos szerepét. A legvalószínűbb feltételezés szerint a párok egymásra találását segítheti.

“Az is lehet, hogy egy olyan kommunikációs mód, amelyre még csak nem is gondoltunk eddig – mondta a tengerbiológus. – Akár hasonló lehet ahhoz, mint amikor a tudósok először hangolták készülékeiket arra a hullámhosszra, amelyet a denevérek használnak, és végre meghallották a repülő emlősök ‘csivitelését’. Utána már csak meg kellett fejteniük, hogy melyik hangjelzés mit jelent.”

Az sem biztos, hogy a macskacápákra vadászó nagyobb cápafajok, illetve zsákmányállataik, a kisebb halak és gerinctelen élőlények látják-e a zöldesen ragyogó mintázatot.

Világító élőlények regimentje lehet odalent

Gruber és csapata minden korábbi publikációt feldolgozott a világító halakról. A kigyűjtött információk szerint a cápák és ráják evolúciója során a fluoreszkálás képessége legalább háromszor kifejlődött az olyan távoli rokonságban álló családok között, mint az Urotrygonidae (tüskésrájafélék), az Orectolobidae (dajkacápafélék) és a Scyliorhinidae (macskacápafélék)

Ennek azért nagy a jelentősége, mert arra utal, hogy a biofluoreszcenciának komoly szerepe lehet az állatok életében, illetve felveti annak a lehetőségét is, hogy a fluoreszkálás többféle módon is létrehozható. Ennek köszönhetően új fejlesztésű kamerákkal talán még több világító élőlényt sikerül felfedezni az eljövendőkben.

Eddig az volt a tudományos vélekedés, hogy a cápák főként a szaglásuk, hallásuk és az elektromos jelek észlelése nyomán igazodnak el környezetükben. Az új kutatás azt sugallja, hogy látásuk is hasonló fontosságú lehet, hiszen fluoreszkáló testük jól látható nagy mélységben is.

El kell vetnünk az emberi perspektívát, hogy immár a cápák szemszögébe helyezkedjünk – mondta Gruber. – Remélhetőleg ennek köszönhetően hatékonyabban védhetjük meg őket.” A tengerbiológus arra utalt, hogy becslések szerint évente 100 millió cápát ölnek meg a halászok.

Egyre több tengeri élőlényről derül ki, hogy világít

2008-ban kémiai Nobel-díjat ért az élőlények bőrét világítóvá tevő zöld fluoreszcens fehérje (angolul green fluorescent protein, GFP) orvosi alkalmazásának kifejlesztése. Ma már számos kutatásban használják a hatóanyagok vagy más molekulák megjelölésére, hiszen ennek köszönhetően nyomon lehet követni a szervezetbe juttatott anyagot.

A zöld fluoreszcens fehérjét 1962-ben fedezték fel az Aequorea victoria nevű medúzában. Később kiderült, hogy a zöld viaszrózsa (Anemonia sulcata) narancsos és vöröses irizálását is fénykeltő fehérjék okozzák. Egyes evezőslábú rákokra, tengeri és édesvízi angolnákra is jellemző, hogy képesek fényt kibocsátani. A sekély vizekben honos gyíkhal- és gébfajok is rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal, vagyis a fénykibocsátás nem csak a sötét mélységben élő állatok sajátossága. Számos halfaj szemében sárga "fényszűrő" lencse van, amellyel valószínűleg láthatóvá válik számukra a többiek fluoreszkálása. A vörösfejű tündér ajakoshal (Cirrhilabrus solorensis) és a virágkalap medúza (Olindias formosa) a zsákmánycsalogatás érdekében világít. A Némó nyomában című rajzfilmmel ismertté vált mélytengeri horgászhal (Lophius piscatorius) azonban nem "önerőből" bocsát ki fényt: a fején lévő nyúlván végében élő baktériumok állítják elő, tehát ez nem is fluoreszkálás, hanem biolumineszcencia.