Žabe koje svetle u mraku
Biofluorescencija je apsorpcija elektromagnetnog zračenja na jednoj talasnoj dužini praćena njenom reemisijom na nižoj energiji i dužoj talasnoj dužini od strane živog organizma. Dosadašnje studije su dokumentovale široko rasprostranjeno prisustvo biofluorescencije kod nekih životinja, ali su se fokusirale na morske životinje. Zna se relativno malo o prisustvu biofluorescencije kod tetrapoda. Zatim, otkrivamo i da je biofluorescencija široko rasprostranjena među vodozemcima, sa fokusom na repatim vodozemcima. Otkrili smo da biofluorescencija nije ograničena ni na jednu određenu porodicu, kao i da postoje upečatljive varijacije u njihovoj fluorescenciji, a primarne talasne dužine koje se emituju kao odgovor na plavo ekscitaciono svetlo se nalaze unutar zelene oblasti vidljivog dela spektra. Široko rasprostranjena biofluorescencija preko zračenja vodozemaca je ranije bio slabo dokumentovan fenomen koji bi mogao imati značaj za ekologiju i evoluciju ovih raznovrsnih kičmenjaka kojih je sve manje iz godine u godinu.
Što se žaba konkretno tiče, istraživanje u Južnoj Americi pokazuje da je mnogo veći broj vrsta biofluorescentno nego što se ranije mislilo.
Fluorescencija je prvi put otkrivena kod žaba 2017. Od tada su istraživači testirali više vodozemaca na fluorescenciju, ali istraživanja biofluorescencije žaba koristila su samo jedan ili dva izvora svetlosti, obično ljubičasto ili ultraljubičasto svetlo. Da bi dobili detaljniju i kohezivniju sliku fluorescencije kod žaba, naučnici su testirali žabe koristeći pet različitih izvora svetlosti koji pokrivaju opseg talasnih dužina od zelene do UV. Od marta do maja 2022. godine, tim je uhvatio i osvetlio 528 pojedinačnih žaba u Brazilu, Kolumbiji, Ekvadoru i Peruu i izmerio svako ponovo emitovano svetlo. Svih 151 vrsta žaba koje su testirali imale su određeni stepen fluorescencije u rasponu od 2 procenta prvobitnog intenziteta svetlosti do preko 90 procenata. Takođe, zanimljivo je da su zelena i narandžasta fluorescencija žaba bile najintenzivnije pod plavim svetlom koje dominira u sumrak, vreme kada žabe imaju tendenciju da se udvaraju i pare. Žablje oči su prilično osetljive na posebno zeleno svetlo koje emituje žablja koža, a narandžasta fluorescencija, s druge strane, može biti namenjena drugom prijemniku, kao što je predator. Može poslužiti kao kamuflaža ili signal upozorenja. Pošto znamo da su žabe životinje koje sa drugim jedinkama svoje vrste, pa i jedinkama drugih vrsta, komuniciraju vizuelno (šarama i intenzivnim bojama), vrlo je verovatno da biofluorescencija u ovom slučaju ima istu ulogu.
Druge hipoteze su da je njena uloga i u seksualnoj selekciji i poboljšanoj oštrini vida, ali naravno, ne moraju sve pretpostavke biti tačne. Ipak, postoji veliki broj dokaza koji potkrepljuju svaku od prethodno navedenih.
Uprkos otkriću njihove biofluorescencije i njenih pojedinih uloga, njena uloga u ekologiji i ponašanju daždevnjaka ostaje nerešena. U jednoj studiji predstavljen je i prvi zabeleženi slučaj biofluorescencije P. metcalfi i prvi dokumentovani slučaj biofluorescentnog polnog dimorfizma kod Lissamphibia. Treba uzeti u obzir da je veličina uzorka odraslih daždevnjaka ovde bila relativno mala (n = 26). Uzorkovani daždevnjaci fluoresciraju po celom telu sa živim šarama prikazanim na njihovoj ventralnoj strani, naizgled zavisnim od njihovog pola i veličine.
Fotografije daždevnjaka P. metcalfi dok su bili izloženi plavoj ekscitacionoj svetlosti. (A) Ventralna površina mužjaka P. metcalfi koja pokazuje biofluorescentne mrlje. (B) Ventralna površina ženke P. metcalfi bez biofluorescentnih mrlja. (C) Kloakalni region ženke sa minimalnim pegama i (D) Kloakalni region mužjaka koji pokazuje biofluorescentne mrlje.
Tačni mehanizmi koji proizvode biofluorescenciju kod ovih kičmenjaka zahtevaju dalje proučavanje. Biofluorescencija povezana sa jarkim bojama može biti rezultat i hemijskih i strukturnih elemenata dermalne hromatoforske jedinice vodozemaca. Pokazalo se da neki pigmenti, kao što su pterini i karotenoidi, ili reflektujuće strukture koje sadrže gvanin fluoresciraju. Oba su prisutna u hromatoforima ili drugde u koži larvi i metamorfoziranih vodozemaca.
Različite vrste žaba i različiti šabloni emitovanja svetlosti
Izvor slike: https://www.sciencealert.com/images/2023/08/glowing-frogs.jpg
Smatra se da mogu postojati izvori fluorescencije kod daždevnjaka i drugih vodozemaca, nezavisno od njihovog pigmentnog sistema. Zeleni fluorescentni proteini i njihovi analozi su odgovorni za fluorescenciju kod nekih beskičmenjaka i kičmenjaka, ali slični proteini još nisu okarakterisani kod vodozemaca. Ako sagledamo alternativne izvore kod različitih beskičmenjaka i kičmenjaka, nailazimo na spektar različitih jedinjenja još različitijeg porekla, tako da ostaje mnogo prostora za dalja istraživanja, od potencijalnih posledica fluorescencije na njihovu ekologiju, preko hemijskih ili strukturnih mehanizama koji doprinose ovom fenomenu, do potencijalne široke primene ovog znanja u naučnim disciplinama. Biofluorescencija se takođe može pokazati korisnim alatom u dokumentovanju biodiverziteta vodozemaca u složenim mikrookruženjima, pošto male, skriveno obojene ili noćno aktivne vrste može biti teško locirati među lišćem ili gustom vegetacijom.
Ovo otkriće može biti revolucionarno u oblastima ekologije i taksonomije, a nadamo se da će biti inspiracija i nizu istraživanja u različitim oblastima.
Izvori:
- https://www.sciencealert.com/frogs-glow-at-twilight-perhaps-to-find-each-other-in-the-shadows
- https://www.sciencenews.org/article/frogs-glow-biofluorescence-language
- https://www.discovermagazine.com/planet-earth/glow-in-the-dark-amphibians-are-way-more-common-than-scientists-thought
- Lamb, J.Y., Davis, M.P. Salamanders and other amphibians are aglow with biofluorescence (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-59528-9
- Cox, J.L., Fitzpatrick, B.M. Biofluorescent sexual dimorphism revealed in a southern Appalachian endemic salamander, Plethodon metcalfi. Sci Rep 13, 3588 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29051-8
