Едит Уидър: Ярък живот в подводен свят

В духа на Жак Кусто, който казва: "Хората закрилят онова, което обичат", днес искам да споделя с вас какво обичам най-много в океана, и това е невероятният брой и разнообразие от животни в него, които излъчват светлина.

Страстта ми започна с този странен на вид водолазен костюм, наречен Оса. Това не е съкращение - просто някой решил, че прилича на насекомото. Всъщност бил създаден за употреба от крайбрежната петролна индустрия за гмуркане към петролни съоръжения на дълбочина 2000 фута (610 метра). Веднага щом получих докторска степен, имах късмета да ме включат в група от учени, които го използваха за пръв път като инструмент за океански изследвания. Тренирахме в един резервоар в Порт Уенеме. А първото ми гмуркане в открития океан беше в канала Санта Барбара. Беше вечерно гмуркане. Стигнах до дълбочина 880 фута (270 метра) и изгасих светлините. А причината да изгася светлините е, че знаех, че ще видя този феномен от животни, излъчващи светлина, наречен биолуминесценция. Но бях напълно неподготвена за това колко много я имаше и колко зрелищна беше. Видях вериги от медузи, наречени сифонофори, по-дълга от тази зала, да излъчват толкова много светлина, че можех да виждам циферблатите и мерките вътре в костюма без фенерче и взривове и талази от нещо, подобно на светещ син дим и експлозии от искри, които се издигат във вихрушка, точно както, като хвърлиш пън върху лагерен огън, от огъня се вдигат искри, но това бяха ледени, сини искри. Направо ми секна дъхът.

Обикновено, ако хората изобщо са наясно с биолуминесценцията, става дума за тези, светулките. Има и някои други сухоземни жители, които могат да светят - някои насекоми, дъждовни червеи, гъби Но като цяло на сушата се среща наистина рядко. В океана по-скоро е правило, отколкото изключение. Ако изляза в открития океан, практически където и да е по света, и завлека мрежа от 3000 фута (915 м.) до повърхността, повечето животни, всъщност, на много места, 80 до 90 процента от животните, които изнеса горе в тази мрежа, излъчват светлина. Това допринася за някои доста зрелищни светлинни шоута.

Сега искам да споделя с вас един малък видеоклип, който снимах от подводница. Отначало развих тази техника, като работех от малка подводница за един човек, наречена "Дийп Роувър", а после пригодена за употреба на "Сий-Линк" на Джонсън, която виждате тук. Пред наблюдателната сфера е монтиран обръч с диаметър три фута (един метър), върху който е опънат екран. А вътре в сферата при мен има подсилена камера, чувствителна приблизително колкото напълно свикнало с тъмнина човешко око, макар и малко мъглява. Значи, включваш камерата, гасиш светлините. Тази искра, която виждате, не е луминесценция; това е просто електронен шум на тези подсилени камери. Не се вижда луминесценция, докато подводницата не започне да се движи напред през водата, а след това животните, блъскащи се в екрана, се стимулират да биолуминесцират.

Когато правех това за пръв път, се опитвах само да преброя колко са източниците. Знаех с каква скорост се движа напред, познавах района. Така че можех да преценя колко стотици източника има на кубически метър. Но започнах да осъзнавам, че всъщност бих могла да идентифицирам животните по типа проблясъци, които излъчват. Тук, в Мейнския залив на 740 фута (225 метра) мога да назова общо взето всичко, което виждате тук, до ниво вид, например онези големи експлозии, искри са от малка гребенеста медуза. А там има крил и други видове ракообразни и медузи. Там имаше една от онези гребенисти медузи. Работила съм с инженери по компютърен анализ за разработване на системи за автоматично разпознаване, които могат да идентифицират тези животни, а после да извличат координатите X,Y,Z на първоначалната точка на сблъсък. А после можем да правим онези неща, които еколозите правят на сушата и най-близките съседни разстояния.

Но не винаги се налага да слизаш в океанските дълбини, за да видиш такова светлинно шоу. Всъщност може да се види в повърхностни води. Това е видео, заснето от доктор Майк Лац в института "Скрипс" с делфин, плуващ през биолуминесцентен планктон. И това не е на някое екзотично място като някой от луминесцентните заливи в Пуерто Рико, всъщност е било заснето в пристанището Сан Диего. А понякога може да се види дори още по-близо, защото в предните части на корабите... там са тоалетните, за слушащите любители на сушата... се промиват с нефилтрирана морска вода, в която често има биолуминесцентен планктон, затова, ако се доклатушкаш до тоалетната късно нощем и ти е толкова зле, че забравиш да запалиш лампата, може да решиш, че имаш религиозно преживяване.

И така, как едно живо същество образува светлина? Е, това бил въпросът, който задал през XIX век френският физиолог Рафаел Дюбоа за тази биолуминесцентна мида. Той я смлял и успял да извлече два химикала - единият - ензим, който нарекъл луцифераза, и субстрата, който нарекъл луциферин на името на Луцифер, Носителя на светлина. Тази терминология останала, но всъщност не се отнася до специфични химикали, защото тези химикали съществуват в множество различни форми. Всъщност повечето хора, проучващи биолуминесценцията днес, се съсредоточават върху химията, защото тези химикали са се оказали толкова невероятно ценни за разработване на антибактериални агенти, лекарства за борба с рака, тестове за присъствие на живот на Марс, откриване на замърсители в нашите води, ето как ги използваме в ORCA. През 2008 г. бе присъдена Нобелова награда за химия за извършената работа по една молекула, наречена зелен флуоресцентен протеин, изолирана от биолуминесцентната химия на медуза, която е приравнявана на изобретението на микроскопа по отношение на ефекта, който е имала върху клетъчната биология и генетичното инженерство.

Друго, което ни казват всички тези молекули е, че очевидно биолуминесценцията е еволюирала поне 40 пъти, може би и 50 отделни пъти в евоюционната история, което е ясна индикация за това колко изключително важна е тази отличителна черта за оцеляване. А кое в биолуминесценцията е толкова важно за толкова много животни? Ами, за животни, които се опитват да избегнат хищници, като стоят в тъмнината, светлината все пак може да бъде много полезна за трите основни неща, които трябва да правят животните, за да оцелеят, и това са откриване на храна, привличане на партньор и избягване на това да те изядат. Например, тази риба има вграден фар зад окото си, която може да използва за откриване на храна и привличане на партньор. А когато не я използва, всъщност може да я смъква назад в главата си точно като фаровете на вашето "Ламборджини". Тази риба всъщност има дълги светлини.

А тази риба, която ми е една от любимите, има по три фара от всяка страна на главата си. Тази е синя, а тази е в цвета на повечето биолуминесценция в океана, защото еволюцията е подбрала цвета, който достига най-далеч през морска вода, за да оптимизира комуникацията. Повечето животни излъчват синя светлина и повечето животни могат да виждат само синя светлина, но тази риба е наистина смайващо изключение, защото има два червени светлинни органа. Нямам представа защо са два и това е нещо, което искам да разкрия някой ден. И може да вижда не само синя светлина, а вижда и червена светлина. Използва червената си биолуминесценция като мерник на снайпер, за да може да се промъква до животни, слепи за червена светлина, и да може да ги вижда, без да я видят. Има също и малко пипало тук, на брадичката, върху което има синя луминесцентна примамка, която може да използва, за да привлича плячка отдалеч. Много животни използват биолуминесценцията си като примамка.

Това е друга от любимите ми риби. Това е слоун - има примамка накрая на дълга риболовна въдица, която извива пред зъбатата си челюст, от която идва името й. Зъбите на тази риба са толкова дълги, че ако се затворят вътре в устата на рибата, всъщност биха пронизали собствения й мозък. Затова те се плъзгат в улеи отвън на главата. Това е риба, подобна на коледна елха. Всичко върху тази риба може да свети. Не само тази примамка; тя има вградено фенерче. Има подобни на скъпоценни камъни органи на корема си, които използва за вид камуфлаж, който заличава сянката й, така че, като плува наоколо, а отдолу нагоре гледа хищник, тя прави така, че да изчезне. Има светлинни органи в устата. Има светлинни органи във всякакъв размер - в перките, в слузен пласт на гърба и на корема и всички те се използват за различни неща, някои от които са ни известни, а други не.

Знаем малко повече за биолуминесценцията благодарение на "Пиксар" и съм много благодарна на "Пиксар", че споделиха любимата ми тема с толкова много хора. Иска ми се, с техния бюджет да можеха да похарчат още съвсем малко повече пари, за да платят консултантска такса на някой беден, гладуващ студент-дипломант, който би могъл да им каже, че това са очите на риба, запазени във формалин. Това са очите на жив морски дявол. Той има примамка, която измъква пред този жив капан за мишки от остри като игли зъби, за да привлече вътре някоя неподозираща жертва. А този има примамка с всякакви интересни нишки, стърчащи от нея.

Мислехме, че различната форма на примамката е за привличане на различни видове плячка, но после анализът на съдържанието на стомаха на тези риби, извършен от учени, или по-вероятно от техните дипломанти, разкри, че всички ядат горе-долу едно и също. Сега вярваме, че различната форма на примамката е начинът, по който мъжкият разпознава женската в света на морските дяволи, защото много от тези мъжки са известни като мъжки-джуджета. Този мъник няма видими средства за преживяване. Няма примамка за привличане на храна и няма зъби, за да я яде, когато се появи. Единствената му надежда за съществуване на тази планета е като жиголо. Трябва да си намери мадама, а после трябва да се вкопчи в нея до живот. И така, този мъник си е намерил тая мадама и ще забележите, че е имал здравия разум да се прикрепи по такъв начин, че всъщност да не му се налага да я гледа. (Смях) Но все пак разбира от хубаво, като го види, затова запечатва връзката с вечна целувка. Плътта му се споява с нейната плът, кръвният й поток расте в тялото му и той се превръща в нищо повече от малка торбичка сперма. (Смях) Е, това е една дълбоководна версия на освобождението на жените. Тя винаги знае къде е той и не се налага да е моногамна, защото върху някои от тези женски в крайна сметка се оказват прикрепени множество мъжки.

Така че могат да го използват за намиране на храна, за привличане на партньори. Използват го много за отбрана, по много различни начини. Много от тях могат да освобождават луциферина си, луферазата си във водата, точно както една сепия или октопод ще освободи мастилен облак. Тази скарида всъщност бълва светлина от устата си като огнедишащ дракон, за да заслепи тази риба слоун, така че рибата да може да отплува в тъмнината. И много различни животни могат да го правят. Медузи, сепии, множество различни ракообразни.

Има дори риби, които могат да го правят. Тази риба се казва блестящо тръбно рамо, защото наистина има на рамото си тръба, която може да изхвърля струи светлина. А аз имах късмета да уловя една от тях, когато бяхме на експедиция със траулери до североизточното крайбрежие на Африка за "Блу Планет", за дълбоката част от "Блу Планет". Използвахме специална мрежа - трал, с която можехме да изваждаме тези животни нагоре живи. И така, уловихме едно такова, и го донесох в лабораторията. Значи, държа го и съм на път да докосна тръбата на рамото му, а като го направиш, ще видиш да излиза биолуминесценция. Но смайващото за мен е не само количеството светлина, а фактът, че не става дума само за луциферин и луциферати. При тази риба всъщност са цели клетки с ядра и мембрани. Енергетично е много скъпо за тази риба да го прави и нямаме представа защо го прави. Още една от огромните мистерии, които трябва да се разрешат.

Друга форма на защита е нещо, наречено аларма против крадци. По същата причина си слагате аларма на колата. Виещият сигнал и святкащите фарове са предназначени да привлекат вниманието на полицията, която да дойде да отведе крадеца. Когато едно животно е уловено в хватката на хищник, единствената му надежда за бягство може да бъде да привлече вниманието на нещо по-голямо и по-гадно, което да нападне нападателя му и по този начин да му даде възможност да избяга. Медузата например има зрелищна биолуминесцентна демонстрация. Това сме ние, гоним я в подводницата. Това не е луминесценция, а отразена светлина от гонадите. Улавяме я в един много специален уред отпред на подводницата, който ни позволява да я изнесем нагоре в наистина непокътнато състояние и да я внесем в лабораторията на кораба. А после да генерираме демонстрацията, която ще видите - само я докосвах по веднъж в секунда по нервния пръстен с остро бодване, подобно на острия зъб на риба. А щом демонстрацията започне, вече не я докосвам. Това е невероятно светлинно шоу. Една въртележка от светлина. Направих изчисления, които показват, че това може да се наблюдава на разстояние до 300 фута (90 м.) от хищник. И сметнах, че може би от това наистина става доста добра примамка. Защото едно от нещата, които са ме карали да се чувствам безсилна като дълбоководен изследовател е това колко много животни вероятно има в океана, за които не знаем нищо заради начина, по който изследваме океана.

Основният начин, по който научаваме какво живее в океана, е като излезем и влачим мрежи зад кораби. Предизвиквам ви да назовете който и да било друг клон от науката, който все още зависи от технология на възраст стотици години. Другият основен начин е, като се спускаме с подводници и дистанционно управляеми апарати. Правила съм стотици гмуркания с подводници. Когато седя в подводница обаче, знам, че изобщо не съм ненатрапчива. Имам ярки светлини и шумни двигатели. Всяко животно с какъвто и да било здрав разум отдавна да го няма. И така, отдавна исках да открия различен начин за проучване.

Преди известно време ми хрумна идеята за система от камери. Не е кой знае каква сложнотия. Наричаме това нещо "Око в морето". Учените правят това на суша от години, просто използваме цвят, който животните не могат да виждат, а после камера, която може да вижда този цвят. В морето не може да се използва инфрачервена светлина. Използвахме далечна инфрачервена светлина, но дори това е проблем, защото тя се абсорбира толкова бързо. Направихме усилена камера, искахме да направим електронна медуза. Работата е там, че в науката трябва да кажеш на финансиращите агенции какво ще откриеш, преди да ти дадат парите. А аз не знаех какво ще открия, затова не можех да получа финансиране за това. Така че скалъпих това, убедих клиниката "Харви Мъд Инженеринг" всъщност да го започне като студентски проект, а после скалъпих финансиране от цял куп различни източници.

От Аквариума и изследователски институт на залива Монтерей ми дадоха време за употреба на тяхното подводно устройство с дистанционно управление, за да мога да го тествам и да решим, например, кои цветове червена светлина трябва да използваме, за да можем да виждаме животните, но те да не ни виждат, и електронната медуза да заработи. И виждате каква оскъдна операция всъщност бе това, защото, когато отлях тези 16 сини светодиода в епоксидна смола... и виждате, че в този епоксиден калъп, който използвахме, все още се вижда думата "Зиплок". Не е нужно да казвам, че когато е скалъпено така, имаше много опити и премеждия, докато заработи. Но дойде момент, когато всичко се стикова и всичко работеше, и забележителното е, че този момент бе уловен на филм от фотографа Марк Ричардс, който бе там в точния момент, когато открихме, че всичко се стикова. Това вляво съм аз, моята дипломантка по това време, Ерика Реймънд, и Лий Фрай, който беше инженерът на проекта. Закачихме тази снимка на почетно място в нашата лаборатория с надписа: "Инженер задоволява две жени наведнъж." И бяхме много, много щастливи.

Вече имахме система, която всъщност можехме да отнесем на място, подобно на оазис на дъното на океана, където може би патрулират големи хищници. И така, мястото, където я отнесохме, се нарича саламурен басейн и се намира в северната част на Мексиканския залив. Магическо място. Знам, че тези кадри няма да ви се сторят кой знае какви... имахме калпава камера по онова време... но аз бях в екстаз. Бяхме на ръба на саламурения басейн. Ето една риба, плуваща към камерата. Явно необезпокоена от нас. И имах прозореца си в дълбокото море. За пръв път можех да виждам какво правят животните там долу, когато ние не сме там да ги безпокоим по някакъв начин. След четири часа разгръщане бяхме програмирали електронната медуза да дойде за пръв път. 86 секунди след като тя влезе в дисплея си въртележка, записахме това Гигантска сепия, дълга над шест фута (183 см.), толкова нова за науката, не може да бъде поставена в никое научно познато семейство. Не бих могла да желая по-добро доказателство за концепцията.

Въз основа на това се върнах в Националната научна фондация и казах: "Ето какво ще открием." А те ми дадоха достатъчно пари, за да го направя както трябва, което включваше разработване на първата дълбокоморска уеб камера в света, която беше инсталирана в Монтерейския каньон през последната година. А сега, по-наскоро, една модулна форма на тази система, много по-мобилна форма, много по-лесна за стартиране и възстановяване, която се надявам да бъде използвана на "местата на надежда" на Силвия, за да помогне за изследване и закрила на тези райони, а, за мен, да науча повече за биолуминесценцията на тези "места на надежда".

Едно от посланията, които да отнесете вкъщи, е, че все още има много за изследване в океаните, а Силвия каза, че унищожаваме океаните, преди дори да научим какво има в тях, и е права. Затова, ако някога ви попадне възможността да се гмурнете в подводен апарат, кажете да, хиляди пъти да, и, моля, изгасете светлините. Обещавам, че страшно ще ви хареса.

Благодаря.

(Аплодисменти)