Гребенщикова А.С.ФФ07-14с

Watasenia scintillansЯпонский зоолог С. Ватасе, 28 мая 1905 г.

Японское название «Отару-ика» - кальмар-светлячок

Американский зоолог С. Берри

Латинское название «Scintillans» - сверкающий

Watasenia scintillans

• длина туловища самцов до 6 см, самок - до 7, общая длина со щупальцами около 15 см

• мантия коническая, плавники ромбические

• средний вес приблизительно 2.5 г

• руки вооружены несколькими парами острых крючьев, а первые три пары рук - еще и двумя рядами мелких присосок на концах

• ротовая перепонка темно-фиолетового цвета

• окраска сверху красновато-коричневая, снизу более светлая, но они могут мгновенно менять цвет

Watasenia scintillans

• распространен в северо-западной части Тихого океана, от южных Курильских о-вов до о.Сикоку и Цусимского пролива, а также на крайнем юге Охотского, в центре, на востоке и юге Японского моря (у берегов Японии и Кореи)

• обитает как в толще воды неподалеку от берегов, вблизи склона и подводных возвышенностей, так и в открытом океане, особенно в теплом течении Куросио

• совершает суточные вертикальные миграции с ночным подъемом к поверхности и опусканием днем на глубины от 80 - 100 до 500 - 1000 м

• нижний предел обитания - 1000 - 1200 м, у дна в норме не живет

Органы свечения ватасении – фотофоры

- расположены на нижней стороне мантии, головы, воронки и брюшных рук, немного рассеяно на спинной стороне тела

крохотные шарики очень сложно устроены: - 3 размеров и 3 типов- красные, голубые и зеленые- простые, с линзой и с цветным фильтром

во всех фотофорах есть:1) светоизлучающее ядро с клетками-фотоцитами2) нижний и боковой отражатели (рефлекторы)3) волокна-световоды4) кристаллоподобные тельца5) кровеносные сосуды6) нервы и много другое

Органы свечения ватасении – фотофоры

- на брюшной стороне глазного яблока располагается ряд из 5 круглых ярко-желтых фотофоров, у них естьвысокоразвитая система волоконной оптики

- на концах обеих брюшных рук - по 3 крупных шаровидныхфотофора, которые закрыты пигментом (черные жемчужины)

- голубовато-белый свет фотофоров на концах брюшных руквозникает когда черная пигментная ширма открываетфотофор (вспышка 20 - 30 сек, освещает 30 см вокруг)

- разные фотофоры могут функционировать одновременно или порознь

- свечение фотоцитов включается и выключается через кровь

Биохимическое свечение

• реакция окисления белка люциферина молекулярным кислородом, катализируемая ферментом люциферазой

• люциферин-люциферазное свечение зеленовато-голубое (макс. луч. 496 нм)

• в фотофорах ватасении имеются два типа светящихся веществ с разным положением максимума лучеиспускания

Цвет свечения фотофоров меняется в зависимости от температуры воды:

- ниже 7oС (днем, на глубине) в синюю сторону спектра, до 470 нм (голубое свечение)

- выше 15o (ночью, у поверхности) в красную сторону, до 540 нм (желтовато-зеленое)

Для чего нужны органы свечения?

• основная функция – «вентральное противосвечение», т.е. маскировка силуэта кальмара при взгляде на него хищника

• яркость и цвет свечения соответствуют освещенности на той глубине, на которой находится кальмар (внеглазные фоторецепторы, расположенные в голове сверху сзади)

• при правильной подгонке света фотофоров к внешнему освещению кальмар при взгляде снизу совершенно исчезает

• яркий свет фотофоров на концах брюшных рук — сигнал самки самцу или наоборот, а также средство связи и передачи информации между соседями по стае

GoPubMed

Bioluminescence of the arm light organs of the luminous squid Watasenia scintillans

Katsunori Teranishi and Osamu Shimomura

Faculty of Bioresources, Mie University, Tsu, Mie 514-8507, JapanPhotoprotein Laboratory, 324 Sippewissett Road, Falmouth, MA 02540-2210, USA

Abstract

The squid Watasenia scintillans emits blue light from numerous photophores. Bioluminescence reaction catalyzed by membrane-bound luciferase in the “firefly squid”. The luminescence from arm light organs is caused by an ATP-dependent reaction involving Mg2+, coelenterazine disulfate (luciferin), and an unstable membrane-bound luciferase. We stabilized and partially purified the luciferase in the presence of high concentrations of sucrose, and obtained it as particulates (average size 0.6–2 µm). The ATP-dependent luminescence reaction of coelenterazine disulfate catalyzed by the particulate luciferase was investigated in detail. Optimum temperature of the luminescence reaction is about 5 °C. Coelenterazine disulfate is a strictly specific substrate in this luminescence system. The light emitter is the excited state of the amide anion form of coelenteramide disulfate. The quantum yield of coelenterazine disulfate is calculated at 0.36.

Keywords: Watasenia scintillans; Coelenterazine disulfate; Bioluminescence; ATP; Luciferase

Mie University, Japan

http://www.mie-u.ac.jp/

Top

Biochimica et Biophysica Acta and Vision Research

http://www.elsevier.com/wps/find/L03.cws_home/bba_mainpage

http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/263/description#description

Publications over time

World map

Network of top authors

ATP-dependent bioluminescence in the firefly squid,Watasenia scintillans

FREDERICK I. TsujiMarine Biology Research Division, Scripps Institution of Oceanography, University of California,San Diego, La Jolla and Veterans Administration Medical Center, Brentwood, Los Angeles

ABSTRACT

The Japanese firefly squid, Watasenia scintllans, emits intense flashes of light from three tiny luminous organs that are located at the tip of each of a pair of ventral arms. Light is also produced from hundreds of other minute organs that are scattered over the body. The luminescence is due to an ATP-dependent reaction, with an optimal pH of 8.80. The decay of light intensity follows first-order kinetics and the decay constant is independent of initial ATP concentration. The light emission also requires MgCI2, a soluble component, and an insoluble component that is membrane bound. Squids represent a major group of organisms unrelated to fireffies in which ATP is required for bioluminescence.

Scripps Institution of Oceanography

http://mbrd.ucsd.edu/Research/labs/tsuji.phphttp://mbrd.ucsd.edu/

Highlights

• emits intense flashes of light from three tiny luminous organs that are located at the tip of each of a pair of ventral arms

• light is also produced from hundreds of other minute organs that are scattered over the body

• the luminescence is due to an ATP-dependent reaction, with an optimal pH of 8.80

• the decay of light intensity follows first-order kinetics and the decay constant is independent of initial ATP concentration

• squids represent a major group of organisms unrelated to fireflies in which ATP is required for bioluminescence

Literature

• Tsuji, F. I. (1983) in The Mollusca, Environmental Biochemistry and Physiology, ed. Hochachka, P. W. (Academic, New York), Vol. 2, pp. 257-279.

• Shimomura, O., Johnson, F. H. & Haneda, Y. (1966) in Bioluminescence in Progress, eds. Johnson, F. H. & Haneda, Y. (Princeton Univ. Press, Princeton, NJ), pp. 487-494.

• McElroy, W. D. & DeLuca, M. (1978) in Bioluminescence in Action, ed. Herring, P. J. (Academic, New York), pp. 109-127.

• Несис К.Н. Головоногие: умные и стремительные. – М.: Издательство «Октопус», 2005. – 208с.