Если в темноте направить на скорпиона длинноволновый ультрафиолет, животное отчётливо засветится сине-зелёным. Эта особенность, присущая практически всем известным видам скорпионов, стала одним из самых практичных способов находить их при ночных полевых работах. Механизм свечения в основном изучен; вопрос же о том, зачем оно существует, по-прежнему обсуждается.
Как возникает свечение?
Это явление называется флуоресценцией. Некоторые молекулы поглощают коротковолновый высокоэнергетический свет и, потеряв небольшую часть энергии в виде тепла, испускают свет с большей длиной волны. Кутикула скорпиона поглощает невидимый глазу ультрафиолет и отдаёт энергию в видимой области в виде сине-зелёного света. При выключении источника свечение сразу гаснет — этим оно и отличается от фосфоресценции, при которой свет запасается и испускается позднее; эти явления не следует путать.
В лаборатории используется другая сторона той же физики. Поглощение ультрафиолета белками — один из основных способов контролировать количество белка в образце; это измерение описано в статье о 280 nm. Свечение же скорпиона — результат не поглощения, а повторного испускания поглощённой энергии.
Какие вещества за это отвечают?
Флуоресцентные свойства сосредоточены в одном из наружных слоёв экзоскелета — тонком прозрачном гиалиновом слое. Среди веществ, выделенных из этого слоя, идентифицированы соединение группы бета-карболинов и производное кумарина — 7-гидрокси-4-метилкумарин. Предполагается, что в слое могут присутствовать и другие флуоресцентные компоненты; картина пока не полная.
Свечение вызывает длинноволновый ультрафиолет, лежащий сразу за видимой глазом фиолетовой областью спектра. В полевых работах чаще всего используют лампы с излучением от 365 до 395 нанометров. Коротковолновый ультрафиолет тоже может вызывать свечение, но для этой цели его не применяют, поскольку он вреднее и для глаз, и для кожи.
Расположение этих веществ в кутикуле объясняет и то, что свечение не зависит от того, живо ли животное. Погибшие или хранящиеся в коллекциях экземпляры могут светиться ещё долго; сообщалось, что у образцов, хранящихся в спирте, флуоресцентные вещества переходят в жидкость и спирт тоже начинает слабо светиться. Слои экзоскелета и общий план строения тела описаны в статье о строении тела.
Связь с линькой
Чтобы расти, скорпион через определённые промежутки времени сменяет экзоскелет. Кутикула только что перелинявшей особи мягкая и светлая; на этой стадии она не даёт выраженного свечения в ультрафиолете. По мере затвердевания и потемнения кутикулы флуоресценция постепенно усиливается. Отмечено также, что интенсивность свечения может различаться в зависимости от возраста. Эти наблюдения позволяют предположить, что флуоресцентные вещества накапливаются или образуются одновременно с затвердеванием кутикулы; детали механизма продолжают изучаться.
У этого наблюдения есть и практическое применение. При разведении в замкнутом цикле кратковременная проверка ультрафиолетом помогает выявлять только что перелинявших особей; их не трогают, пока кутикула не затвердеет. Сам процесс рассматривается в статье о линьке.
Есть ли у свечения функция?
Однозначного ответа на вопрос, приносит ли флуоресценция пользу скорпиону, пока нет. В основе дискуссии лежит зрительная система скорпионов. В центре карапакса находится пара срединных глаз, а у переднего края — боковые глаза, число которых зависит от вида. Эти глаза чувствительны скорее к изменениям интенсивности света, чем к деталям изображения, и приспособлены к работе при очень слабом освещении. Основные объяснения, предложенные в литературе, таковы:
| Гипотеза | Что предполагает? | Статус |
|---|---|---|
| Светоприёмник | Кутикула преобразует ультрафиолет в сине-зелёный свет, к которому глаза наиболее чувствительны; животное ощущает окружающий свет всей поверхностью тела и избегает открытых мест | Наиболее обсуждаемое объяснение, частично подтверждённое поведенческими экспериментами |
| Защита от солнца | Флуоресцентные вещества поглощают вредный ультрафиолет и защищают ткани | Данных мало; для ночного животного ставится под сомнение |
| Привлечение добычи | Свечение привлекает насекомых, чувствительных к ультрафиолету | Экспериментальных подтверждений мало |
| Внутривидовая коммуникация | Особи узнают друг друга по свечению | Прямых доказательств нет |
| Побочный эффект | Свечение — нефункциональное следствие химии кутикулы | Возможность, которую нельзя исключить |
Гипотеза светоприёмника опирается на наблюдения, согласно которым в ультрафиолетовом свете скорпионы активнее ищут укрытие. Согласно этому подходу, даже ночью в лунном свете есть слабая ультрафиолетовая составляющая, и всё тело может работать как обширный сенсор, сообщающий животному, не находится ли оно на открытом месте. Тем не менее данных пока недостаточно, чтобы окончательно утвердить какое-либо одно объяснение; возможно и совместное действие нескольких факторов.
Проверить гипотезы напрямую непросто: практического способа устранить флуоресценцию, не повредив кутикулу, не существует. В некоторых экспериментах свечение ослабляли длительным облучением ультрафиолетом, однако высказывались опасения, что такая обработка может влиять и на другие свойства животного. Именно поэтому результаты следует интерпретировать с осторожностью.
О чём свечение не говорит?
- Оно не указывает на видовую принадлежность. Оттенок и интенсивность свечения могут меняться в зависимости от вида, возраста и времени, прошедшего после последней линьки; вид определяют по морфологическим признакам.
- Оно ничего не говорит о действии яда. Медицински значимые и незначимые виды светятся одинаково.
- Оно не связано с ядом. Светятся вещества экзоскелета; ядовитые железы и их секрет к этому явлению отношения не имеют.
Для полевых исследователей ультрафиолетовый фонарь уже несколько десятилетий остаётся стандартным инструментом: свечение, заметное в темноте за несколько метров, значительно облегчило инвентаризацию видов. До распространения таких ламп скорпионов в основном искали днём под камнями и корой; ночные обследования позволили учитывать активных особей в естественной среде и ускорили составление региональных списков видов. Распространение видов в Турции кратко описано в статье о видах скорпионов Турции. При работе с такими лампами нельзя направлять свет прямо в глаза. Если скорпион замечен дома или в саду, его не трогают; при ужалении следует сохранять спокойствие, обездвижить место ужаления и позвонить по номеру 112.
