Почему грибы светятся в темноте: наука о биолюминесценции

Представьте: вы бродите по ночному лесу и вдруг замечаете, как из темноты проступает призрачное зеленоватое сияние. Оно исходит от обычного на вид трухлявого пня. Знакомьтесь, это не галлюцинация и не кадр из фантастического фильма, а самая настоящая химическая магия, которую природа оттачивала миллионы лет. Зеленовато-желтый оттенок, который мы видим — это биолюминесценция, то есть способность организма светиться собственным светом.

В детстве многие из нас клеили на потолок спальни светящиеся пластиковые звезды, чтобы комната превращалась в кусочек космоса. Нам и сейчас нравится окружать себя такими «волшебными» предметами — от футболок до красок. Но мы тут явно не первопроходцы. Природа освоила этот трюк задолго до появления неона и светодиодов, и грибы — одно из ее самых ярких (во всех смыслах) творений.

Слухи о светящихся грибах ходили ещё в античности. Тот же Аристотель описывал загадочное «холодное пламя» на куске гниющей древесины — сейчас мы понимаем, что это светился мицелий. А в XVII веке голландский врач с удивлением наблюдал, как жители Индонезии использовали светящийся гриб вместо фонарика, пробираясь по джунглям ночью. Вот это я понимаю — экологичное освещение!

Использовали их по-разному: в Микронерии из грибов делали головные украшения для ритуальных танцев или даже наносили на лицо, чтобы отпугнуть чужаков. В других культурах, наоборот, считали такие грибы дурным знаком и уничтожали при встрече. А вы бы что сделали, увидев светящийся гриб на своей тропинке?

Что такое светящиеся грибы?

Ученые перебрали более 100 000 видов грибов и нашли среди них около 80 светящихся «экземпляров». Большинство из них — ребята из компаний Omphalotus, Armillaria или Mycena. Именно эти семейства решили, что свет — это круто.

Их сияние обычно имеет длину волны 520-530 нм, что дает тот самый характерный зеленоватый оттенок. Но светиться может либо вся шляпка и пластинки, либо только грибница (мицелий), а иногда и всё сразу. Например, у грибов рода Omphalotus и Mycena подсвечены обе части, а вот у Armillaria светится только мицелий, спрятанный внутри дерева. Такая скрытная натура.

Кстати, не ждите, что гриб будет работать как ночник всю свою жизнь. Это временное явление. Свечение включается только в определенный период жизненного цикла, причем у молодых грибов оно ярче. С возрастом, как и у многих из нас, энтузиазм поутихает.

Почему они светятся?

Вся магия замешана на биолюминесценции. Это химическая реакция внутри организма, в ходе которой выделяется энергия, и она уходит не в тепло (как у лампочки накаливания), а прямиком в свет. Тот же механизм заставляет светлячков мерцать в летней ночи, а глубоководных рыб — заманивать добычу в кромешной тьме.

Что вызывает биолюминесценцию у грибов?

В грибах главным действующим лицом выступает кислород. Он запускает реакцию между двумя компонентами: люциферином и люциферазой. Люциферин — это особая молекула, а люцифераза — фермент, который помогает этой молекуле окислиться. Звучит как заклинание из «Гарри Поттера», верно? До недавнего времени никто точно не знал, из чего именно состоит грибной люциферин, но сейчас ученые выяснили — это соединение под названием 3-гидроксигиспидин.

Процесс идет в два этапа. Сначала люциферин встречается с кислородом и молекулами АТФ (нашей клеточной «энергетической валютой») в присутствии люциферазы. В результате получается возбужденная молекула оксилюциферина. А дальше происходит самое интересное: электроны в этой молекуле не могут долго оставаться в возбужденном состоянии и, возвращаясь на место, выбрасывают излишки энергии в виде фотонов — частиц света. Так рождается свечение.

Именно из-за отсутствия тепла свечение грибов и называли «холодным огнем». Представьте: вы касаетесь светящейся шляпки, а она абсолютно холодная. Ощущение, будто прикасаешься к чистой энергии.

Роль биолюминесценции в грибах

Зачем же грибам эта красивая иллюминация? Это вопрос, над которым биологи спорят до сих пор. Есть несколько версий. Самая популярная — свет нужен, чтобы привлекать насекомых. Ученые ставили эксперименты и заметили, что на светящиеся грибы слетаются ногохвостки и двукрылые. А насекомые, в свою очередь, могут помочь в распространении спор. Грибам, растущим в густом лесу, где ветра почти нет, такая курьерская служба — отличное подспорье.

Но так ли безопасно это свечение? Вопреки страхам, свет сам по себе не предупреждает о яде. Некоторые светящиеся виды, вроде Omphalotus olearius, действительно токсичны и считаются галлюциногенами, а вот их не светящиеся соседи могут быть смертельно опасными. Другие, как Panellus stipticus, просто горькие на вкус. Так что свет — это скорее рекламный щит, чем знак «осторожно, яд!».

Есть и другая гипотеза. Возможно, свет — это побочный эффект «пищеварения». Многие из этих грибов живут на мертвой древесине и перерабатывают лигнин — сложный полимер, который делает дерево твердым. В процессе выделяются агрессивные пероксиды (окислители), и биолюминесценция помогает грибу от них избавляться, то есть работает как система детоксикации.

В древности люди видели в этом свечении божественное присутствие. Свет без огня и тепла казался настоящим чудом, знаком свыше. Теперь мы знаем, что это чудо объясняется химией и биологией. Но, согласитесь, знание механизма нисколько не умаляет магии. Когда в следующий раз увидите фотографию светящегося гриба, вспомните, что это не просто пиксели на экране, а живой, холодный огонь, который природа зажгла по своим собственным законам.