Лучезарный симбиоз

Хуанито разрубил акулу на куски. Потом каждый кусок стал резать на мелкие дольки.

Старик брал эти дольки и тер их о живот черной рыбы: три раза вправо, три влево. Потом переворачивал кусок и проводил другой его стороной по жесткой чешуе. Рыба лежала у него на коленях. У нее была большая голова и тонкий длинный хвост. Из брюха сочилась желтоватая слизь. Когда пламя костра гасло, облизывая сырое полено, и темнота приближалась к людям, слизь эта вдруг вспыхивала голубым сиянием, озаряя тусклым тлением черное брюхо рыбы, перепачканные руки старика и куски акульего мяса в его пальцах.

— Карне фуэго, — сказал старик и хитро подмигнул Озорио. — «Огненное мясо». Макрель очень любит его.

Хуанито теперь брал у старика «карне фуэго» и наживлял крючки.

Озорио нагнулся, чтобы лучше рассмотреть светящуюся рыбу. Конечно, мягкоголовый долгохвост. Морской родич налима и кузен трески. Он обитает на глубине нескольких сот метров у берегов Западной Европы от Ирландии до Марокко. Португальцы считают большой удачей, когда в их сети попадается малакоцефалус: это сулит хороший улов.

На животе, под чешуей, у многих долгохвостов, и у малакоцефалуса тоже, спрятан пузырек с густой жидкостью. В темноте эта жидкость светится^[21]. Если окунуть в нее мясо акулы или кальмара, получится отличная наживка, на которую ночью охотно клюют морские рыбы.

Озорио принес малакоцефалуса домой и там внимательно его рассмотрел.

Между брюшными плавниками он заметил два овальных прозрачных диска. Это окна, решил он. Через них проникает наружу свет от пузырька с фосфоресцирующей жидкостью. Сам пузырек лежит глубже под кожей. Озорио вырезал его. Осторожно разрезал — тонкие перегородки делили пузырек на ячейки. Ячейки наполняла желтоватая слизь. Он погасил свет — она засветилась. Под микроскопом исследователь разглядел, что в слизи плавают какие-то крошечные палочки — каждая в тысячу раз меньше миллиметра. Он решил, что это бактерии. Не простые бактерии — светящиеся. Они живут в теле рыбы в особом, так сказать, садке. Позднее этот садок назвали мицетомом. Рыба по кровеносным капиллярам доставляет бактериям пищу, а бактерии благодарят ее голубым сиянием.

О своем открытии Озорио сообщил в 1912 году во французском биологическом журнале. Так было положено начало изучению еще одного удивительного симбиоза — содружества светящихся бактерий и морских животных.

Правда, еще до Озорио в 1888 году француз Дюбо утверждал, что бактерии служат причиной свечения моллюска фоласа и медузы пелагии, но через два года он (и совершенно справедливо) опроверг свои собственные заключения.

В 1907 году немецкий натуралист Кунт предположил, что, возможно, источником света жуков-светлячков служат тоже бактерии?

Однако вскоре выяснилось, что и эта гипотеза неверна: светлячки сами, без помощи бактерий, производят свет. Но вот что касается малакоцефалуса, то он действительно «эксплуатирует» светящихся бактерий. Озорио не ошибся.

В море Банда (между островами Борнео, Новая Гвинея и Тимор) живут две удивительные рыбы — аномалопс и фотоблефарон. Это их научные названия, а местные рыбаки зовут рыбок иначе: икан-левери-лаут и икан-левери-бату. Бату, или фотоблефарон, за пределы моря Банда никогда не удаляется, но лаут-аномалопс распространен шире (его можно встретить и у Новых Гебридов и у островов Фиджи, Паумоту и Раратонга). Бату размером с ерша, лаут втрое крупнее: с селедку. Обе рыбки живут у поверхности моря, на коралловых рифах, и обе светятся по ночам.

Первое, что вас поразит, если вы когда-нибудь возьмете в руки аномалопса или фотоблефарона^[22], это большой кремовый «боб» под каждым глазом рыбы. Он крупнее глаза и хорошо заметен на темном фоне чешуи.

Сначала думали, что пухлые «бобы» защищают глаза рыбок от острых веточек кораллов, среди которых они живут, и, возможно, служат экранами, отражающими слишком яркие в тропиках солнечные лучи.

Только в 1880 году английский натуралист Гюнтер догадался, наконец, об их истинном назначении: он предположил, что «бобы» — светящиеся органы. Немец Штехе в большой монографии, опубликованной в 1907 и 1909 годах, доказал это. А в 1920 году на берега моря Банда приехал крупнейший специалист по биолюминесценции (свечению животных и растений) профессор Принстонского университета Ньютон Гарвей. Целью его экспедиции было исследование знаменитых рыбок. Он хотел проверить, не живут ли у них под глазами, в белых «бобах», как у малакоцефалуса на брюхе, светоносные бактерии.

После открытия Озорио такое предположение казалось вполне вероятным.

И Гарвей без труда его доказал.

Бобовидный орган аномалопса и фотоблефарона удобно помещается в большом углублении под глазом. Он прочно соединен с телом рыбы лишь спереди и сзади, поэтому «боб» легко вырезать, не повреждая набитого светоносными бактериями мешочка. Его много раз вырезали — и ученые, для своих опытов, и местные рыбаки, чтобы наживлять удочки.

Под микроскопом видно, что «боб», словно соты из ячеек, сложен из мельчайших трубочек, плотно прилегающих друг к другу. Одними концами они направлены в углубление в голове рыбы, другими наружу. На концах, обращенных внутрь, надеты «наконечники» из клеток, наполненных блестящими кристаллами гуанина: это зеркала. Они отражают свет. За зеркалами расположены светонепроницаемые ширмы из черных клеток — хроматофоров.

Обращенные наружу концы трубочек открываются в общие резервуары, лежащие непосредственно под внешней оболочкой органа. Каждый резервуар сообщается с внешней средой микроскопической порой. Между трубочками разветвляются кровеносные сосуды. Кровь, которая течет по ним, приносит бактериям-узницам свежий кислород и пищу. По-видимому, какую-то особенную пищу: выделенные из бобовидных органов бактерии хорошо развивались в лабораториях, но не светились. Очевидно, для производства света бактериям необходимы особые вещества и особые условия, которые они находят только в садках под глазами у своих друзей. Рыбка дает бактериям, следовательно, квартиру с полным пансионом.

Хотя бактериальные фонари у аномалопса и фотоблефарона устроены почти одинаково, «выключатели» у них разные.

Аномалопс, чтобы потушить свет, поворачивает свой фонарик на своеобразных шарнирах светящейся стороной внутрь головы, а задней стенкой, затянутой черной ширмой, наружу. Свет гаснет. Фотоблефарон же прикрывает сияющий «боб», словно веком, черной шторой, складкой кожи. Если нужно снова посветить, шторка оттягивается вниз к краю гнезда, в котором лежит мицетом.

Аномалопс, когда плывет, все время то тушит, то зажигает фонарики.

А у фотоблефарона огоньки горят без перерыва. Только в аквариуме, когда не хватает кислорода, они начинают иногда мигать.

Свет бактериальных фонарей так ярок, что даже на расстоянии двух метров можно разглядеть стрелки на циферблате часов!

В Атлантическом океане у берегов Европы, а у нас на Мурмане и местами в Черном море обитает рыба-черт, или лягва-рыболов. Чертом она названа за свой нелепый вид, а лягвой — за странную манеру передвигаться по дну: прыжками, отталкиваясь грудными плавниками, словно лягушка ногами.

Морского черта знали еще натуралисты античной древности, описывали его и многие средневековые естествоиспытатели. Странная рыба поразила воображение людей своим искусством приманивать добычу. На огромной его голове растут три длинных, похожих на щупальца придатка (видоизмененные лучи спинного плавника). Первый из них похож на удочку с приманкой на конце.

Морской черт прячется в водорослях между камнями и выставляет наружу только щупальце-ус. И шевелит им. Плывет мимо рыба, и ей кажется, что это червяк извивается. Она подплывает поближе, чтобы его съесть. Тогда морской черт разевает свою непомерно большую пасть. Вода с бульканьем устремляется в его глотку и затягивает в эту прорву обманутую рыбу. Желудок у морского черта столь обширен, что в нем может комфортабельно поместиться животное почти таких же размеров, как и сам обладатель дьявольского чрева.

Как только исследователи со своими драгами и тралами вторглись в черные глубины океана, они обнаружили там много родичей морского черта. Первый из них пойман, правда, у берегов Гренландии еще в 1837 году, но основной улов глубоководных морских чертей принесли тралы британской океанологической экспедиции на корабле «Челленджер» и датской на корабле «Дана». Рыб этих назвали морскими удильщиками. В музеях мира хранится уже около тысячи экземпляров удильщиков, которых систематики разделили на сорок различных родов и одиннадцать семейств.

Первое время нигде не могли найти самцов этих рыб. Удильщиков мужского пола принимали за совершенно других животных — так они не похожи на своих подруг. Самцов всех отнесли к семейству ацератид (в котором, кстати сказать, совсем не оказалось самок), а самки-удильщики числились в табелях зоологической классификации под рубрикой цератиоидеа, в которой не было самцов.

Это прискорбное недоразумение продолжалось до двадцатых годов нашего века, когда неожиданно выяснилось, что крошечные рыбки ацератиды, среди которых так и не нашлось ни одной самки, и есть «законные мужья» амазонок из группы цератиоидеа, которые во много раз крупнее их.

Открыли и еще более поразительные вещи: самцы-карлики, оказывается, как найдут свою самку, сейчас же хватаются за ее «юбку», впиваются зубами в голову или брюхо самки. Держатся крепко, не отцепляются, куда бы она ни плыла, и вскоре прочно прирастают (прямо головой!) к своей подруге. Губы самца и даже его язык срастаются с кожей самки (у этих рыб пет чешуи). Смыкаются в единую систему и кровеносные сосуды этих животных: по ним самец получает питательные вещества, которые приносит ему кровь из кишечника самки.

Во мраке океанской бездны влюбленным в нужную минуту нелегко найти друг друга. Поэтому и обзавелись рыбы-удильщики «карманными» самцами. Они всюду носят на себе этих «тунеядцев», кормят их соками своего тела, но зато, когда в назначенный природой час надо будет разрешиться от бремени икры, самец всегда окажется под рукой, чтобы оплодотворить ее.

Вторая уникальная особенность рыб-удильщиков — их рыболовная снасть. Как и у морского черта, на голове многих его глубоководных родичей растет длинная удочка: у некоторых рыб-удильщиков она раз в десять длиннее тела. У других удочки, точно резиновые, могут растягиваться и сокращаться. На них дрожит приманка — небольшой шарик, в темноте он светится. Обманутая рыба, кальмар или рак бросаются на огонек и попадают в зубы рыболову.

Разрезав светящуюся приманку, можно убедиться, что этот шарик не сплошной, а полый внутри. Снаружи он покрыт черным покрывалом из хроматофоров. Когда они расширяются, свет гаснет. Хроматофоры сокращаются, и в промежутках между ними свет снова пробивается наружу.

Под покрывалом залегает слой прозрачной, преломляющей свет ткани. Это линза-коллектор. Полость шарика разделена радиальными перегородками на отдельные боксы, наполненные слизью и бактериями. Пока микробиологам не удалось еще выделить из шарика-приманки чистую культуру бактерий. Однако и само устройство светящегося органа удильщиков и другие наблюдения говорят о том, что добычу свою эти рыбы приманивают с помощью света захваченных «в плен» бактерий.

У глубоководных угрей^[23] светящийся орган на конце длинного бичевидного хвоста, который может служить отличным удилищем, тоже, по-видимому, наполнен бактериями-светлячками. Закидывая этот хвост перед своей зубастой пастью, глубоководный угорь ловит, наверное, им добычу (ловит-то он ее зубами, но приманивает хвостом).

Другая промышляющая в бездне рыба, ультимостомиас, удочку с огоньками «носит» на подбородке. Это у нее она в десять раз длиннее тела!

Зоологами изучено уже много видов морских рыб, которые носят в особых мешочках или пузырьках (мицетомах) светящихся симбиотических бактерий. Железы с бактериями располагаются где угодно: под глазами, на животе между плавниками, на нижней челюсти, на пищеводе, в стенках кишечника или на хвосте^[24]. Они снабжены рефлекторами, линзами, диафрагмами и другими оптическими приспособлениями, усиливающими или затемняющими, когда это нужно, свет бактерий. Каждый год приносит новые открытия, и с каждым новым исследованием расширяется круг известных науке морских рыб, живущих в симбиозе со светоносными бактериями. Но не выяснен еще, однако, немаловажный факт: как бактерии-симбионты попадают в отведенные для них помещения? Как и когда поселяются они в мицетомах?

Мы можем пока лишь догадываться, как это происходит. Более успешные наблюдения над каракатицами, которые тоже иногда дают приют светящимся бактериям, помогают раскрыть этот секрет.

Светящиеся лампадки каракатицы — самые экономные в мире лампочки. Без перезарядки горят они годами. Дающее свет горючее размножается быстрее, чем успевает сгорать: ведь каракатицы носят в особой капсуле внутри тела целый мирок светящихся бактерий.

«Пузырек» с бактериями погружен в углубление чернильного мешка, из которого каракатицы выбрызгивают «дымовую завесу» и под ее прикрытием уходят от преследования. Дно углубления выложено, словно перламутром, слоем блестящих клеток. Это зеркальный рефлектор. Есть и линза-коллектор у «карманного фонарика» каракатицы. Студневидная и прозрачная, лежит она сверху, на мешочке с бактериями.

Есть и выключатель. Когда нужно потушить свет, каракатица выделяет в мантийную полость несколько капелек чернил. Они покрывают тонкой пленкой мешочек с бактериями, как бы набрасывают на него черное покрывало, и свет гаснет.

Первоначально поселения лучезарных бактерий были обнаружены у каракатиц в органах, не имеющих, казалось бы, никакого отношения к люминесценции — в так называемых добавочных скорлуповых железах. Их назначение, как полагали, состоит в том, чтобы одевать яйца, проходящие по яйцеводу, скорлуповыми оболочками.

Но анатомы, к удивлению своему, нашли в этих железах светящихся бактерий. Тогда родилась теория, что добавочные скорлуповые железы наделяют откладываемые яйца бесценным даром: слизью с бактериями-светлячками. Развивающаяся в яйце малютка-каракатица, благодаря этой инфекции, автоматически, еще до рождения, получает, словно эстафету от далеких предков, неугасимый «огонь». Таким образом, и бактерии-симбионты сохраняют будто бы свое бессмертие.

Но потом выяснилось, что многие каракатицы носят бактерий не только в скорлуповых железах.

Двурогой сепиолой назвали зоологи чочин-ику, миниатюрное создание размером с ноготь большого пальца, которое охотится за рачками в водах океана, вблизи берегов Японии и Курильских островов. Ночью сепиола светится. Лучезарный нимб окружает ее крошечное тельце, и сияющая малютка парит над черной бездной моря, как живая звездочка.

Поймать сепиолу нетрудно. Годится для этого простой сачок на длинной палке. Перевернем ее на спину, осторожно отогнем край мантии, и мы увидим большой, двурогой формы (отсюда и название малютки) пузырек. Он лежит на чернильном мешке, покрывая его целиком, и наполнен слизью. Это мицетом.

В конструкции странного органа исследователей больше всего поразили микроскопические каналы, пронзающие стекловидную массу, которая покрывает сверху бактериальный «интернат» и выполняет роль фокусирующей линзы. Канальцы, словно тончайшие горловинки, ведут от пузырьков с бактериями насквозь через линзу прямо в морскую воду, омывающую орган.

Значит, бактерии не изолированы от родной стихии! Они не пленники, а гости. Возможно, между бактериями, поселившимися в пузырьке у каракатицы, и бактериями, свободно обитающими в море, происходит постоянный обмен.

Это наблюдение подало мысль исследовать зародышей каракатиц: заражены ли они светящимися бактериями?

Ведь предполагалось, что яйца получают партию симбиотических бактерий — племенной материал! — вместе со скорлупой.

Никакой «светящейся» инфекции у эмбрионов обнаружить не удалось. Даже личинка каракатицы длиной в 1,8 сантиметра не заражена светящимися бактериями, хотя у нее в этом возрасте уже начинает развиваться мицетом. И только когда молодая каракатица достигает размеров 2,5–3,5 сантиметра, ее дополнительные скорлуповые железы наполняются бактериями.

Поскольку мицетом через канальцы свободно сообщается с морской водой, очевидно, новорожденные каракатицы черпают необходимый для своего «фонарика» запас возбудителей света прямо из моря. А там, как известно, светящиеся бактерии встречаются в изобилии. По микроскопическим канальцам попадают они в гостеприимный орган, где им приготовлены все условия для беззаботного существования: и стол, и дом, и кислород, без которого живой свет не горит.

Люминесценция, основанная на «дружбе» с бактериями, приписывалась и многим другим животным: светлячкам, медузам, ракам, червям, кораллам и голожаберным моллюскам. Но исследования последних лет показали, что настоящий симбиоз со светящимися бактериями (а не случайное заражение ими) развит только у рыб, каракатиц, а, возможно, также у пирозом и сальп.

Эти морские создания в некотором роде наши родичи. Но внешне они похожи на каких-то боченковидных медуз. Пирозомы и сальпы обитают в теплых морях и по ночам устраивают чудесную иллюминацию, которую многие путешественники описывали словами, полными восторга. Свет этот, по мнению некоторых биологов, производят бактерии, поселившиеся в мицетомах у пирозом и сальп. Гарвей, крупнейший авторитет в науке о биолюминесценции, это отрицает.

Может быть, он и прав. Но бесспорно другое: лучезарный симбиоз — прерогатива не только тех животных, которые нам сейчас известны, а очевидно, и многих других, ныне еще толком не изученных.

Примечания:

2

Пинна — самая крупная из двустворчатых моллюсков европейских морей. В длину бывает до 80 сантиметров.

21

Описано пятнадцать видов долгохвостов, или макрурусов, обладающих этой железой. Наполняющая ее жидкость очень долго сохраняет свои светоносные качества: три капли в ведре с морской водой фосфоресцируют двадцать четыре часа!

22

Третий член этого странного трио — криптофанерон (Kryptophaneron alfredi) был найден дохлым на поверхности моря на другом конце земли, у острова Ямайка в Вест-Индии. У криптофанерона под глазами такие же, как у его ост-индских родичей, бобовидные, набитые светящимися бактериями органы.

23

Saccopharaux harrisoni. Они не родственны удильщикам.

24

Симбиоз со светящимися бактериями открыт у рыб, принадлежащих к следующим семействам: Macruridae (долгохвосты), Gadidae (тресковые), Serranidae (морские окуни), Monocentridae, Anomalopidae, Acropomatidae, Leiognathidae и, возможно, также Ceratioidea (рыбы-удильщики) и Saccopharyngidae (глубоководные угри).