Svetielkujúci život v podmorskom svete

Približne 80 až 90 % podmorských živočíchov svetielkuje – a my vieme veľmi málo o tom, ako alebo prečo. Odborníčka na bioluminiscenciu Edith Widder skúma tento svetielkujúci, iskriaci, svetelný svet, delí sa s nádhernými obrazmi a pohľadom do nevídaných hĺbok (a svetiel) oceánu.

V duchu Jacquesa Cousteaua, ktorý povedal:

„Ľudia ochraňujú to, čo milujú,“

sa chcem s vami podeliť s tým,
čo najviac milujem na oceáne,

a tým je neskutočné množstvo a rôznorodosť

živočíchov, ktoré v ňom vyžarujú svetlo.

Moja závislosť sa začala čudne vyzerajúcim
potápacím oblekom s názvom Osa;

to nie je akronym – len to niekomu
pripadalo ako hmyz.

Jeho pôvodné využitie bolo
pre ropný priemysel,

na potápanie sa k ropným
vrtom do hĺbky 600 metrov.

Hneď ako som dokončila štúdium PhD,

mala som šťastie a dostala
som sa k skupine vedcov,

ktorá to používala po prvý raz

ako nástroj na skúmanie oceánu.

Cvičili sme v nádrži v Port Hueneme,

a moje prvé potápanie v oceáne

sa uskutočnilo v Kanáli Sv. Barbary.

Potápalo sa večer.

Ponorila som sa do hĺbky 270 metrov

a vypla svetlo.

A to preto, lebo som vedela, že uvidím

jav, pri ktorom živočíchy
vytvárajú svetlo,

ktorý sa nazýva bioluminiscencia.

Ale vôbec som nebola pripravená

na to, koľko toho je

a aké je to úžasné.

Videla som reťazce medúz
zvaných sifonfóry,

ktoré boli dlhšie ako táto miestnosť,

a vydávali toľko svetla,

že som vedela prečítať
číselníky a ukazovatele

v obleku bez baterky;

a vyfukuje a vzdúva sa

z niečoho, čo vyzerá
ako svetielkujúci modrý dym;

a explózia iskier,

ktoré sa víria z motorov –

ako keď do vatry hodíte
poleno a vyletia z nej žeravé uhlíky,

ale toto boli ľadovomodré uhlíky.

Vyrážalo to dych.

Zvyčajne, ak ľudia vôbec
niečo vedia o bioluminiscencii,

tak ide tieto zvieratká: svetlušky.

Okrem nich vydáva svetlo ešte
niekoľko suchozemských tvorov:

hmyz, dážďovky, huby,

ale všeobecne je tento
jav na súši vzácny.

V oceáne je to skôr pravidlom

než výnimkou.

Ak sa dostanem do otvoreného oceánu,

v podstate hocikde na svete,

a natiahnem sieť v hĺbke
od 900 m po hladinu,

väčšina zvierat –

v mnohých miestach, 80 až 90 %

zvierat, ktoré sa chytia do tej siete –

svetielkuje.

Vďaka tomu vznikajú úžasné
svetelné predstavenia.

Teraz vám ukážem krátke video,

ktoré som natočila z ponorky.

Po prvýkrát som objavila túto
techniku počas práce z malej

jednomiestnej ponorky
s názvom Deep Rover,

a potom ju prispôsobila na použitie
v Johnson Sea-Link,

čo vidíte tu.

Pred zónou pozorovania

sa nachádza obruč
s priemerom 1 meter,

ktorá je potiahnutá krytom.

A vo vnútri ponorky je so mnou
zosilnená kamera,

taká citlivá ako ľudské oko
plne zvyknuté na tmu,

hoci trochu neostrá.

Takže zapnete kameru,
vypnete svetlá.

To iskerenie, ktoré vidíte,
nie je luminiscencia,

je to len elektronický šum

v týchto supercitlivých kamerách.

Luminiscenciu nevidíte, až kým sa ponorka

nezačne hýbať vodou,

ale keď začne,
živočíchy narážajúce do krytu obruče

to povzbudí k produkcii svetla.

Keď som toto robila po prvý raz,

snažila som sa len porátať počet zdrojov.

Vedela som rýchlosť pohybu dopredu,
poznala som oblasť,

a tak som vedela zistiť,

koľko stoviek zdrojov
tam je na meter kubický.

Ale dochádzalo mi,
že vlastne viem identifikovať

živočíchy podľa druhu
svetla, ktoré produkujú.

A tak tu, v Mainskom zálive,

pri hĺbke 225 metrov,

viem pomenovať v podstate všetko,
čo tam vidíte, každý druh.

Napríklad tieto veľké explózie, iskry,

sú z malých rebroviek,

je tam kril a iné druhy kôrovcov,

a medúzy.

Tu bola ďalšia rebrovka.

Spolupracovala som s inžiniermi
analýzy počítačových obrázkov

na vývoji automatických
rozpoznávacích systémov,

ktoré vedia identifikovať tieto živočíchy,

a potom určiť XYZ súradnice
počiatočného bodu výskytu.

A potom robíme podobné veci
ako ekológovia na súši,

určujeme najbližšie susedné vzdialenosti.

Ale nie vždy musíte ísť
až do hlbín oceánu,

keď chcete vidieť takúto svetelnú show.

Dá sa vidieť aj v povrchových vodách.

Toto je video Dr. Mikea Latza
zo Scropps Institution

delfína plávajúceho pomedzi
svetielkujúci planktón.

A to nie je na žiadnom exotickom mieste

ako sú svetielkujúce zátoky v Portoriku,

toto bolo natočené v prístave v San Diegu.

A niekedy sa to dá vidieť ešte zbližšia,

pretože provy lodí –

to sú toalety, pre všetkých
milovníkov súše, ktorí počúvajú –

tie sa splachujú nefiltrovanou vodou,

ktorá má v sebe často
svetielkujúci planktón.

Takže, ak sa neskoro v noci
dotackáte na provu

a je vám tak zle,
že musíte objímať záchod,

a zabudnete zapnúť svetlo,

môžete si myslieť, že máte
náboženský zážitok. (smiech)

Takže, ako živý tvor vyprodukuje svetlo?

Toto bola otázka, ktorú sa v 19. storočí

spýtal francúzsky fyziológ Raphael Dubois

o svetielkujúcich mušliach.

Vytiahol ich na súš a podarilo sa
mu získať zopár chemických látok;

jednu z nich, enzým, nazval luciferázou;

subtrát nazval luciferín

po Luciferovi Svetlonosovi.

Terminológia sa uchytila, ale v podstate
sa neviaže ku konkrétnym látkam,

pretože tieto majú množstvo
rozličných foriem.

Mnoho ľudí,

ktorí dnes skúmajú bioluminiscenciu,

sa sústreďuje na chémiu,
pretože sa ukázalo,

že tieto látky sú veľmi cenné

pri výrobe antibakteriálnych liečiv,

liekov proti rakovine,

testovanie na prítomnosť živote na Marse,

objavovanie znečisťujúcich látok vo vode –

tak ich používame v ORCA.

V roku 2008

bola Nobelová cena za chémiu

udelená za prácu

na molekule zvanej
zelený fluorescenčný proteín,

ktorá bola izolovaná
zo svetielkujúcej chemickej látky

z medúzy,

a jej objav je prirovnávaný
k vynálezu mikroskopu,

v súvislosti s jeho významom

pre bunkovú biológiu
a genetické inžinierstvo.

Okrem toho nám všetky
tieto molekuly hovoria,

že bioluminiscencia sa zrejme vyvinula

minimálne 40-, možno aj 50-krát,

v celej histórii evolúcie,

čo je jasný znak toho,

ako nesmierne dôležitá

pre prežitie je táto schopnosť.

Takže, prečo je bioluminiscencia

taká dôležitá pre toľko živočíchov?

Pre živočíchy, ktoré sa snažia
vyhnúť predátorom tým,

že zostanú v tme,

sa svetlo môže hodiť

kvôli 3 základným veciam,
ktoré musia zvieratá robiť, aby prežili:

nájsť potravu,

prilákať partnera a nenechať sa zožrať.

Takže napríklad táto ryba

má za okom zabudované
čelné svetlo,

ktoré používa pri hľadaní potravy

či hľadaní partnera.

A keď ho práve nepoužíva,
môže ho znovu zrolovať do hlavy,

ako sa rolujú čelné svetlá
na vašom Lamborghini.

Táto ryba má diaľkový svetlomet.

A táto ryba, jedna
z mojich najobľúbenejších,

má tri čelné svetlá
na každej strane hlavy.

Toto je modré,

ako väčšina bioluminiscencie v oceáne,

pretože evolúcia si ju zvolila

farbu, ktorá sa v morskej vode
dostane najďalej,

aby sa zoptimalizovala komunikácia.

Takže živočíchy vydávajú modré svetlo

a väčšina z nich vidí iba modré svetlo,

ale táto ryba je skutočne
fascinujúcou výnimkou,

pretože má dva orgány s červeným svetlom.

A netuším, prečo až dva,

to by som jedného dňa chcela vyriešiť –

ale nielen, že vidí modré svetlo,

vidí dokonca aj červené.

Takže červenú bioluminiscenciu
používa ako snajper hľadáčik,

aby sa priplížila k živočíchom,

ktoré sú k červenému svetlu slepé

a videla ich bez toho, aby bola videná.

Má tu tiež malý fúzik

s modrou svetielkujúcou návnadou,

ktorú používa na prilákanie
obete z väčšej diaľky.

Mnoho živočíchov používa
bioluminiscenciu ako návnadu.

Toto je moja ďalšia obľúbená ryba.

Toto je veľkozubec a má návnadu

na konci dlhej udice,

ktorá sa ohýba pred papuľou plnou zubov,

a podľa nej sa ryba nazýva.

Zuby tejto ryby sú také dlhé,

že ak by sa zatvárali vnútri papule,

napichol by sa na ne jej vlastný mozog.

Takže miesto toho sa kĺžu v drážkach

na vonkajšej strane hlavy.

Toto je ryba-vianočný stromček:

všetko ne nej sa ligoce,

nielen tá návnada.

Má zabudovanú baterku.

Má v bruchu svetelné orgány,
ktoré vyzerajú ako šperky,

a tie používa na kamufláž,

lebo slúžia na rozmazanie jej obrysov,

čiže keď pláva a zospodu
sa na ňu pozerá predátor,

vďaka tým orgánom zmizne.

Má svetelné orgány v ústach,

má ich v každej šupine, v plutvách,

vo vrstve hlienu na chrbte a bruchu,

a všetky využíva na rozličné účely –

o niektorých vieme, o iných nie.

A o bioluminiscencii vieme toho
trochu viac vďaka Pixaru

a Pixaru som vďačná za to,

že sa o moju obľúbenú tému
delí s toľkými ľuďmi.

Bodaj by so svojím rozpočtom

investovali ešte o trošičku viac peňazí

do konzultačných poplatkov pre nejakého
chudobného, hladujúceho študenta,

ktorý by im vedel povedať,
že toto sú oči ryby,

ktorá bola zachovaná vo formalíne.

Toto sú oči živého čerta morského.

Má návnady, ktoré vystrčí

pred touto živou pascou na myši

zloženou zo zubov ostrých ako ihly,

aby prilákala nič netušiacu obeť.

A tento má návnadu,

z ktorej vychádzajú všelijaké
zaujímavé vlákna.

Kedysi sme si mysleli,
že návnada má rozličný tvar

preto, že chce prilákať
rôzny druh koristi,

ale analýzy obsahov žalúdka tejto ryby,

ktoré vykonali vedci, či skôr
ich študenti,

odhalili,

že všetky jedia v podstate rovnakú korisť.

Takže teraz si myslíme,
že odlišný tvar návnady

pomáha v čertovom svete

od seba odlíšiť samce a samice,

pretože mnoho samcov

sú takzvaní trpasličí samci.

Tento malý

nemá viditeľné prostriedky
na vlastnú podporu.

Nemá návnadu na prilákanie jedla,

ani zuby na zožranie prípadnej koristi.

Jeho jedinou nádejou,
ako na tejto planéte prežiť,

je funkcia gigola. (smiech)

Musí si nájsť frajerku

a potom sa jej držať ako kliešť.

Takže tento malý

si našiel túto frajerku,

a všimnete si, že má talent na to,

aby sa jej držal, a pritom sa
na ňu ani nepozerá.

(smiech)

Ale aj tak vie, čo je dobré,

a preto tento vzťah potvrdzuje
večným bozkom.

Jeho telo sa spája s jej telom,

jej krvný obeh prerastá do jeho tela,

a z neho sa stáva v podstate
len vak so spermiami.

(smiech)

Toto je hlbokomorská verzia feminizmu.

Ona vždy vie, kde je on,

a nemusí byť monogamná,

pretože niektoré z týchto samíc

majú na sebe prilepených niekoľko samcov.

Takže návnadu používajú
na vábenie jedla a partnera.

Používajú ju často na obranu,
rôznymi spôsobmi.

Mnoho z nich vie vypúšťať
do vody luciferín alebo luciferázu

rovnako ako kalmáre alebo chobotnice
vypúšťajú atramentový oblak.

Táto kreveta

z úst dávi svetlo

ako drak vydychujúci oheň,

aby oslepila alebo zmiatla
tohto veľkozubca,

a kreveta tak môže odplávať
do temnoty.

A existuje mnoho rôznych živočíchov,
ktoré to dokážu:

medúzy, kalmáre,

mnoho rôznych kôrovcov,

dokonca jeden druh ryby.

Táto ryba sa nazýva Searsia koefoedi

a má na ramene hadicu,

cez ktorú vystreľuje svetlo.

Mala som šťastie a jednu
z nich som zachytila

počas expedície do vlečnej siete

pri severozápadnom brehu Afriky
pre program Modrá planéta,

pre jeho hlbokomorské vydanie.

Používali sme špeciálnu vlečnú sieť,

ktorá dokáže tieto živočíchy
vyloviť živé.

Takže sme jednu takú rybu chytili
a zobrali ju do labáku.

Držím ju,

a chystám sa dotknúť sa
tej trubice na jej chrbte,

a keď sa dotknem, uvidíte
z nej vychádzať svetlo.

Pre mňa ale nebolo šokujúce

len to množstvo svetla,

ale aj fakt, že tu nejde len
o luciferín a luciferázu.

U tejto ryby sú to celé bunky

s jadrami a membránami.

Tú rybu to stojí mnoho energie,

a nemáme tušenia, prečo to robí -

ďalšia veľká záhada, ktorú
musíme rozlúštiť.

Ďalšou formou obrany

je takzvaný alarm proti zlodejom –

rovnaký dôvod, ako keď máte alarm v aute –

húkajúca siréna a silné svetlá

majú za úlohu pritiahnuť pozornosť

polície, ktorá príde
a zoberie so sebou vlamača –

keď sa zviera dostane
do pazúrov predátora,

jeho jedinou nádejou na útek

môže byť pritiahnutie pozornosti
niečoho väčšieho a horšieho,

čo napadne jeho útočníka,

a tým mu poskytne šancu na útek.

Napríklad prejav bioluminiscencie

tejto medúzy je úžasný.

Tu ju naháňame v ponorke.

To nie je luminiscencia, to je
odrazené svetlo z pohlavných žliaz.

Zachytávame to v špeciálnom zariadení
v prednej časti ponorky,

čo nám umožňuje priniesť to
hore v neporušenom stave,

priniesť to do labáku na lodi.

A potom, aby sme vyvolali prejav,
ktorý hneď uvidíte,

som sa na sekundu

dotkla jeho nervového prstenca
ostrým nástrojom,

ktorý vyzeral ako ostrý rybí zub.

Keď začne reagovať, už sa ho nedotýkam.

Je to neuveriteľná svetelná show.

Je to taký svetelný veterník,

a vypočítala som,
že predátor ho môže vidieť

až z diaľky 92 metrov.

A pomyslela som si: „No,

to môže byť naozaj dobrá návnada.“

Pretože jednou z vecí,
ktoré ma ako hlbokomorského

prieskumníka frustrovali,

je to, koľko je asi v mori živočíchov,
o ktorých nič nevieme,

a to kvôli tomu, ako skúmame oceán.

Prvoradým spôsobom, ako
sa dozvedáme o tom, čo žije v oceáne,

je, že sa dostaneme na oceán
a za loďami vlečieme siete.

Povedzte mi príklad akéhokoľvek
vedného odboru,

ktorý sa stále spolieha
na stovky rokov staré technológie.

Ďalšou metódou skúmania
je, že sa ponoríme

s ponorkami a vozidlami
ovládanými na diaľku.

V ponorkách som sa potápala stovky krát.

Hoci, keď sedím v ponorke,

viem, že vôbec nie som nenápadná –

mám jasné svetlá a hlučný pohon –

každý trochu rozumný živočích
je dávno preč, kým ho zbadám.

Preto som už dlho

chcela prísť na iný spôsob bádania.

A preto som pred nejakým časom
dostala nápad s kamerovým systémom.

Nie je to až také zložité.
Voláme to Oko v mori.

Na súši to vedci používajú celé roky;

používa sa farba, ktorú zvieratá nevidia

a kameru, ktorá tú farbu vidí.

V mori sa ale infračervená nedá použiť.

Používame ďaleké červené svetlo,
ale aj to je problém,

pretože sa pohltí veľmi rýchlo.

Vyrobili sme zosilnenú kameru,

chceli sme urobiť tieto
elektronické medúzy.

Pointa je tá, že vo vede

v podstate musíte povedať
investorovi, čo idete objaviť

predtým, ako vám dá svoje peniaze.

A ja som nevedela, čo objavím,

takže som na toto nedostala grant.

Takže som dala dokopy toto,
Harry Mudd Engineering Clinic

mi to najprv vyrobila
v rámci študentského projektu,

a potom som dostala peniaze
z rozličných zdrojov.

Monterey Bay Aquarium Research Institute

mi dali k dispozícii svoje ROV
(diaľkovo ovládané podmorské vozidlo),

aby som ho vyskúšala, a aby sme zistili,

napríklad, aké farby červeného svetla
musíme použiť,

aby sme videli zvieratá,
ale aby nás oni nevideli –

spojazdniť elektronickú medúzu.

A vidíte, aké nedostatky
boli pri tejto akcii,

lebo sme pokryli týchto
16 modrých LEDiek epoxidom

a vo forme epoxidu je stále vidno

slovo Ziploc.

Nemusím hovoriť,
že keď takto improvizujeme

a aby sme to rozbehali,
bolo v tom mnoho pokusov a trápenia.

Ale prišla chvíľa,
keď sa všetko dalo dokopy,

a fungovalo to.

Skvelé je, že tú chvíľu zachytil

fotograf Mark Richards,

ktorý tam náhodou bol presne vtedy,

keď sme zistili, že to funguje.

Naľavo som ja,

moja vtedajšia študentka, Erika Raymond,

a Lee Fry, ktorý na projekte
spolupracoval ako inžinier.

A túto fotku máme v labáku
vystavenú na čestnom mieste

s titulkom: „Inžinier obšťastňuje
dve ženy naraz.“ (smiech)

A boli sme veľmi, veľmi šťastné.

Takže už sme mali systém,

ktorý sme si mohli vziať na miesto,

ktoré bolo ako oáza na dne oceánu,

kde by mohli hliadkovať veľké dravce.

A tak sme ho zobrali na miesto

zvané Brine Pool,

ktoré sa nachádza na severe
Mexického zálivu.

Je to magické miesto.

Viem, že na týchto záberoch
toho veľa neuvidíte –

vtedy sme mali slabú kameru –

ale veľmi som sa tešila.

Sme na okraji Brine Pool,

smerom ku kamere pláva ryba.

Zjavne ju vôbec nerušíme.

A ja som mala svoje okno do hlbín oceánu.

Po prvý raz som videla,
čo v hĺbke robia zvieratá,

keď sme ich tam nijako nerušili.

Štyri hodiny nasadenia,

naprogramovali sme elektronickú medúzu,

aby šla po prvý raz sama ďalej.

O 86 sekúnd neskôr

sa dostala do tohto displeja

a my sme nahrali toto:

Toto je kalmár dlhý takmer 2 metre,

ktorý je pre vedu taký nový,

že sme ho ešte nezaradili
do žiadnej čeľade.

Nemohla som si želať
lepší dôkaz našich predstáv.

Na základe tohto som šla späť
do Národného fondu pre vedu,

a povedala som im:
„Tak toto objavíme.“

A oni mi dali dosť peňazí na to,
aby sa nám to podarilo,

a tak sme mohli vyvinúť prvú
hlbokomorskú webkameru na svete –

ktorá bola minulý rok nainštalovaná

v kaňone Monterey –

a teraz, celkom nedávno,

tam bola modulárna forma tohto systému,

omnoho mobilnejšia forma,

ktorá sa omnoho ľahšie spúšťa a obnovuje,

a dúfam, že sa použije v Sylviiných
„miestach nádeje“

a pomôže objavovať

a chrániť tieto oblasti,

a mne pomôže dozvedieť sa viac

o bioluminiscencii v týchto
„miestach nádeje“.

Takže jedno z posolstiev,
ktoré si zoberiete so sebou,

je to, že v oceánoch je čo objavovať.

A Sylvia predtým povedala,

že ničíme oceány ešte skôr než vieme,
čo je vôbec v nich,

a má pravdu.

Takže ak niekedy budete mať možnosť

potápať sa v ponorke,

povedzte áno – tisíckrát áno –

a prosím, vypnite svetlá.

Sľubujem, bude sa vám to páčiť.

Ďakujem.

(potlesk)