Эдит Уиддер: Мерцающая жизнь подводного мира

В духе Жака Кусто, который сказал, что "Люди защищают то, что они любят", я хочу поделиться с вами тем, что я люблю больше всего в океане, и это - невероятное количество и разнообразие животных в океане, излучающих свет.

Мое увлечение началось с этого странного скафандра, который называется Оса. Это не сокращение - просто кто-то подумал, что он похож на насекомое. На самом деле, он был создан для использования в шельфовом бурении нефти, для того, чтобы нырять на глубину до 610м. Сразу после того, как я закончила мою кандидатскую диссертацию, мне повезло быть включенной в группу ученых, которые использовали его впервые для изучения океана. Мы тренировались в бассейне в Порт Уайними. А затем мое первое погружение в открытый океан было в канале Санта Барбара. Это было вечернее погружение. Я опустилась на глубину 270 метров и выключила свет. Я вылючила огни, потому что я знала, что смогу увидеть этот феномен-как животные излучают свет- биолюминесценцию. Я была абсолютно не готова к тому, как много всего было там и как зрелищно это было. Я видела цепи медуз-сифонофор, которые были длинее чем эта комната, излучавшие столько света, что я могла читать циферблаты и манометры внутри скафандра без фонаря, и клубы и волны того, что выглядело как голубой светящийся дым и и вспышки искр, которые вырывались из-под горизонтальных движителей, словно кто-то бросил бревно в костер и над костром взметнулся жар, только жар был холодный, синий. Это зрелище захватывало дух.

Обычно, если люди имеют понятие о биолюминесценции, обычно они знают о светлячках. Некоторые наземные обитатели могут излучать свет, некоторые насекомые, черви и грибки. Но в целом, на земле это не распространено. В океане это-скорее правило, чем исключение. Если выйти в открытый океан, практически везде в мире, и вытащить сеть из глубины 914 метров на поверхность, большинство животных, 80-90 процентов во многих местах, которые попадут в эту сеть, излучают свет. Это помогает им создавать достаточно зрелищные световые шоу.

Сейчас я хочу показать вам небольшое видео, которое я сняла из батискафа. Впервые я разработала эту технику, работая в маленьком одноместном батискафе "Дип Ровер" а затем адаптировала ее для использовании на Джонсон Си-Линк, что вы и видите здесь Итак, к передней части наблюдательной сферы прикреплено кольцо диаметром 0.9 метра с натянутым на него экраном. Внутри сферы я использую камеру с усилителем яркости, чувствительность которой равна чувствительности адаптировавшегося к темноте глаза, хотя изображение немного размыто. Включаю камеру, выключаю свет. Искра, которая видна здесь, это не люминесценция - это электронный шум, который бывает на камерах с усилитем яркости. Люминесценцию нельзя увидеть, пока батискаф не начнет двигаться вперед сквозь толщу воды, но когда он начинает, животные, ударяющиеся об экран, под воздествием удара биолюминесцируют.

Когда я делала это впервые, я всего лишь пыталась посчитать количество источников. Я знала свою горизонтальную скорость и площадь. Таким образом, я могла посчитать, сколько сотен источников света было на кубический метр. Но я начала понимать, что я могла даже идентифицировать животных по типу вспышек, которые они производили. Так что, здесь, в заливе Мейн, на глубине 225 метров, я могу назвать практически все, что вы видите, на уровне вида, например, эти большие вспышки, искры принадлежат маленькому гребневику. А это криль и другие виды ракообразных, и медуза. А это гребневик. Я также сотрудничала с инженерами-аналитиками компьютерных изображений, чтобы разработать автоматическую систему распознания, которая может идентифицировать этих животных, а затем выделить координаты по осям X,Y,Z начальной точки удара. А затем мы можем осуществлять такие вещи, которые экологи проводят на земле и использовать метод "расстояния между ближайшими соседями".

Но не всегда приходится опускаться в океанские глубины, чтобы увидеть подобное световое шоу. Вы, на самом деле, можете видеть это на поверхности воды. Это видео было снято доктором Майком Латцем в Институте Скриппс, в котором он запечатлел дельфина, плывущего сквозь биолюминесцентный планктон. И это не какое-то экзотическое место, типа биолюминесцентных бухт в Пуэрто Рико, это было снято в гавани Сан Диего. Иногда это можно наблюдать еще ближе, потому что эти вышки на кораблях - это - туалеты (объясняю для обитателей суши, слушающих мой доклад), которые смывают при помощи нефильтрованной морской воды, в которой часто присутствует биолюминесцентный планктон, поэтому, если вы покачиваясь поздно ночью, почувствуете настолько резкую потребность использовать уборную, что вы забудете включить свет, вам может показаться, что вы переживаете религиозный опыт.

Итак, как живые существа производят свет? Этот вопрос в 19 веке французский физиолог Рафаэль Дюбуа задал в отношении биолюминесцентных двустворчатых моллюсков. Он измельчил моллюска и смог выделить несколько химических компонентов, один из которых - энзим, он назвал - люцифераза, субстрат, который он назвал люциферин в честь Люцифера, Носителя Света. Название закрепилось, но оно, фактически, не относится к определённым химикатам потому что эти компоненты существуют в различных формах. На самом деле, многие, кто изучает биолюминесценцию в наши дни, фокусируются на химии, потому что эти компоненты, потдвердили свое значимость для развития антибактериальных препаратов, противораковых лекарств, тестирования наличия жизни на Марсе, обнаружения загрязнителей в воде, для чего мы используем их в Организации по Исследованию и Сохранению Океана. В 2008г. Нобелевскую премию в области химии вручили за работу над молекулой зеленого флюоресцентного белка, который был выделен из биолюминесцентных компонентов медузы, и это было приравняно к изобретению микроскопа с точки зрения влияния, которое исследование имело на молекулярную биологию и генетическую инженерию.

Другая вещь, о которой эти молекулы помогают нам узнать - это, очевидно, то, что биолюминесценция возникла как минимум 40, а то и 50 раз в истории эволюции, что является показателем того, насколько это свойство жизненно важно для выживания. Но почему биолюминесценция так важна для столь многих животных? Для животных, которые пытаются избежать хищников, оставаясь в темноте, свет может быть очень полезен, так как существуют три важные вещи, которые помогают виду выжить: поиск пропитания, привлечение партнера и избежание съедения. Например, у этой рыбы есть встроенный источник света позади ее глаза, который она может использовать для поиска пищи и привлечения партнера для спаривания. И когда она его не использует, она может его повернуть вниз внутри головы, точь в точь, как фары на вашей Ламборджини. У этой рыбы, на самом деле, есть фары дальнего света.

И у этой рыбы, одной из моих самых любимых, есть три фары на каждой стороне головы. Эта - голубая, и это-цвет практически всей биолюминесценции в океане, потому что эволюция выбрала цвет, который движется наиболее далеко сквозь морскую воду, с целью оптимизации коммуникаций. Таким образом, большинсто животных излучают голубой свет, и большинство животных могут видеть только голубой свет, но эта рыба является потрясающим исключением, потому что у нее есть два органа, которые могут использовать красный свет. И я не знаю, почему именно два, и я хочу когда-нибудь найти на это ответ. Итак, она может видеть не только голубой свет, но также и красный. Она использует своё красное излучение как прицел снайпера, чтобы застать врасплох животных, которые не видят красного света, и видеть их, оставаясь незамеченной. У нее также есть небольшой подбородочный усик с голубой люминесцентой приманкой, который она может использовать для приманки добычи с большого расстояния. Многие животные используют биолюминесценцию в качестве приманки.

Вот еще одна из моих любимых рыб. Это - рыба-гадюка и у нее есть приманка на конце длинной удочки, которую она выгибает перед зубастой челюстью, благодаря которой рыба получила свое имя. Зубы этой рыбы настолько длинные, что если бы они закрылись внутри ее рта, она бы проткнула свой мозг. Поэтому, наоборот, челюсть движется на желобках вне головы. Эта рыба - рождественская елка. На ней все горит. И не только приманка, у нее есть встроенная вспышка. У нее на животе расположены органы, похожие на драгоценные камни, которые она использует в качестве камуфляжа, чтобы скрыть свою тень, поэтому, когда она плывет, и хищник смотрит снизу вверх, она исчезает. У нее световые органы во рту. У нее световые органы в каждой чешуйке, на плавниках, в слизистой оболочке на спине и животе - все используются для разных целей, о некоторых мы знаем, об остальных нет.

Теперь мы знаем немного больше о биолюминесценции благодаря Пиксару, я очень благодарна Пиксару за то, что они рассказали о моей любимой теме стольким людям. Мне бы хотелось, чтоб, при их финансовых возможностях, они могли бы потратить немного больше, оплатив консультационные услуги какого-нибудь бедного, голодающего студента, который мог бы сообщить им, что это - глаза рыбы, сохраненной в формалине. Это - глаза живого удильщика. У него есть приманка, которую он высовывает перед своей живой мышеловкой, унизанной острыми зубами, чтобы привлечь ничего не подозревающую добычу. У этого есть приманка, со всеми интересными ниточками, исходящими от нее.

Раньше мы думали, что существуют разные виды приманки для привлечения разных типов добычи, однако анализ содержимого пищеварительного тракта этих рыб, провденный учеными, или, скорее, их студентами, показал, что они едят практически одно и то же. Поэтому, сейчас считается, что по различной форме приманки самец узнает самку в мире рыб-удильщиков, потому что многие из этих самцов - карликовые самцы. Этот малыш не имеет видимых средств для самообеспечения. У него нет приманки для привлечения пищи, и нет зубов для ее поглощения. Он может существовать на этой планете исключительно в качестве жиголо. Он найдет себе "крошку" и потом он на всю жизнь к ней прицепится. Этот малыш нашел себе пару, и вы заметите, что он отлично знал, как прикрепиться к ней так, что он фактически даже не обязан смотреть на неё. (Смех) Однако, он хорошо понимает, что к чему и он закрепляет отношения вечным поцелуем. Его плоть сливается с ее плотью, ее кровообращение распространяется на его тело, и он становится не более чем маленьким мешочком спермы. (Смех) Ну, это - глубоководная версия феминизма. Она всегда знает, где он, и она не обязана быть моногамной, потому что некоторые из этих самок позволяют прикрепиться нескольким самцам.

Они используют это для нахождения еды и для привлечения партнеров. Они используют это для защиты, разными способами. Многие из них выпускают люциферин, люциферазу в воду, как кальмар или осьминог выпускают облако чернил. Креветка, кстати, испускает свет изо рта, словно огнедышащий дракон, чтобы ослепить или отвлечь рыбу-гадюку и получить возможность уплыть в темноту. Многие животные могут это делать. Медузы, кальмары, множество ракообразных.

Даже некоторые рыбы могут. Эта рыба называется блестящий сагамихт (англ. плечетруб), потому что у нее на плече-трубка, из которой может выходить свет. И мне повезло запечатлеть одну из них, когда мы были в траловой экспедиции возле северозападного побережья Африки для "Голубой планеты", для глубоководной части "Голубой планеты". Мы использовали специальную траловую сеть, в которой мы могли доставлять животных на поверхность живыми. Мы поймали одну из таких, и я принесла ее в лабораторию. И вот я ее держу, и я почти прикоснулась к трубке на ее плече, и когда я прикоснусь, вы увидите биолюминесценцию, исходящую из нее. Но что меня шокировало - это не только количество света, а то, что это не только люциферин и люцифераты. У этой рыбы это-целые клетки, с ядрами и мембранами. Для этой рыбы это очень энергоемкий процесс и мы не знаем, почему она это делает. Другая большая загадка, которую нужно решить.

Другая форма защиты - нечто, называемое охранной сигнализацией. Подобно тому, как вы устанавливаете сигнализацию на машине. Гудящая сирена и мигающие огни должны привлечь внимание, желательно, полиции, которая приедет и заберет грабителя. Когда животное в тисках у хищника, единственной надежной на избавление может быть привлечение внимания чего-то более крупного и злобного, которое нападет на атакующего, таким образом предоставив шанс на спасение. У этой медузы, например, есть невероятный биолюминесцентный дисплей. Это мы, преследующие ее на подводном аппарате. Это не люминесценция, это - отраженный свет гонад. Мы запечатлеваем это особенным устройством, расположенным на передней части аппарата, что позволяет нам поднять это на поверхность в первозданном состоянии, принести в лабораторию на корабле. И затем, чтобы генерировать дисплей, который вы вот-вот увидите, все, что я сделала - раз в секунду касалась ее нервного кольца острой иглой, словно острым зубом рыбы. Когда дисплей активируется, я больше ее не трогаю. Это - невероятно яркое шоу. Это - светящаяся шутиха. И я сделала расчеты, позволяющие увидеть, что это может быть замечено хищником с расстояния 90 метров. И я подумала, знаете ли, что это неплохая приманка. Потому, что одна из вещей, которые меня разочаровали как глубоководного исследователя - это то, о скольких многих животных в океане мы не знаем ничего, из-за того, КАК мы исследуем океан.

Главным способом для нас узнать, что живет в океане, является выйти в открытое море и тащить сети за кораблем. Попробуйте назвать другую научную отрасль, которая все так же зависит от столетних технологий. Другим используемым способом является погружение на батискафах и устройствах с удаленным управлением. Я погружалась в батискафах сотни раз. Однако, когда я сижу в батискафе, я знаю, что вмешиваюсь в жизнь подводного мира. У меня яркие огни и шумные движители. Любое здравомыслящее животное будет убегать подальше от этого места. Поэтому, на протяжении долгого времени, я хотела найти новый способ изучения.

И поэтому, некоторое время тому назад, я придумала эту идею с камерой. Это не так и сложно. То, что мы называем Глаз-в-Море. На земле ученые использовали это многие годы, мы всего лишь используем цвет, которые животные не видят, а затем камеру, распознающую этот цвет. В море нельзя использовать инфракрасное излучение. Мы использовали дальний красный свет, но даже это было проблемой, так как они поглощались очень быстро. Собрали камеру с усилением яркости, хотели сделать такую электронную медузу Дело в том, что в науке, необходимо сообщать финансирующим органам, что вы собираетесь открыть, до того, как они дали вам средства. А я не знала, что я собиралась открыть и не могла получить финансирование для этого. Вобщем я слепила это вместе, я попросила Инженерную Клинику Харви Мадда осуществить это изначально, как студенческий проект , а потом я собрала финансирование из всевозможных источников.

Институт Исследований Аквариумной Жизни Монтерей Бей предоставил мне время для работы с их дистанционно-управляемым устройством, чтобы я могла его протестировать и мы могли понять, например, какие цвета красного нужно было использовать, чтобы видеть животных, но чтобы они не могли видеть нас, заставить электронную медузу работать. Вы видите, насколько низкозатратным был этот проект, потому что, когда я погружаю 16 голубых светодиодов в эпоксидный клей, вы можете видеть, в эпоксидном клее, который мы использовали, слово Ziploc все еще видно. Понятно, что когда все было собрано вот так, потребовалось пройти много испытаний и злоключений, чтобы заставить это работать. Но однажды устройство было собрано и все работало, и, что замечательно, этот момент был заснят фотографом Марком Ричардсом, который оказался там именно в тот момент, когда мы поняли, что все заработало. Это я слева, а это моя бывшая студентка Эрика Реймонд, и Ли Фрай, который был инженером проекта. И мы повесили эту фотографию на доске почета в нашей лаборатории, с надписью: "Инженер удовлетворяет двух женщин одновременно." И мы были невероятно счастливы.

Теперь у нас была система, которую мы могли взять в то место, похожее на оазис на океанском дне, которое могли патрулировать большие хищники. И мы поехали на место, называемое солевой бассейн, находящийся в северной части Мексиканского залива. Это волшебное место. Я знаю, эта съемка вам ни о чем не скажет - у нас была плохая камера в то время - но я была в восторге. Мы на краю солевого бассейна и рыба подплывает к камере. Мы ее совершенно не беспокоим. У меня появилось окно в глубокое море. Впервые я могла увидеть, что делали там животные, когда мы их не не тревожили никоим образом. Четыре часа ушло на позиционирование, мы запрограммировали электронную медузу поработать "подсадной уткой" впервые. 86 секунд спустя она перешла в режим шутихи и и мы это записали. Это - кальмар, длиной около 2м, настолько неизвестный науке, что его нельзя отнести ни к одному из известных семейств. Лучшего доказательства концепции я и не могла желать.

И на основании этого я отправилась обратно в Национальную Научную организацию и сказала: "Вот, что мы откроем". И мне дали финансирование, чтобы сделать это как следует, что включало разработку первой в мире глубоководной вебкамеры, которая была установлена в Каньоне Монтерей в течение прошлого года. Из недавно вышла модульная версия этой системы, намного более мобильная, которую намного легче запустить и восстановить, которую, надеюсь, можно будет использовать на "точках надежды" Сильвии, чтобы помочь изучить и защитить эти районы, а для меня - больше узнать о биолюминесценции в этих "точках надежды".

Поэтому, одним из необходимых выводов, которые слушатели должны сделать, это то, что в океанах еще многое не исследовано, Сильвия сказала, что мы уничтожаем океаны, даже не узнав, что в них, и она права. Поэтому если у вас когда-нибудь появится шанс погрузиться в батискафе - непременно соглашайтесь, и, прошу вас, выключите огни. Обещаю, вам понравится.

Спасибо.

(Аплодисменты)