Levende lys: bioluminescens

I dag er om lag 800 arter av lysende levende vesener kjent. De fleste av dem bor i havet. Dette er bakterier, enscellulære flaggalger, radiolærer, sopp, planktonisk og festet tarm, sifonoforer, sjøfjær, ctenophores, pigghuder, ormer, bløtdyr, krepsdyr, fisk. Et av de mest lyslysende dyrene er pyrosomer (brannslukningsapparater). Av bioluminescerende arter av ferskvann er kjent New Zealand gastropod Latia neritoides og en rekke bakterier. Blant landorganismer skinner visse sopparter, meitemark, snegler, tusenbein og insekter.

På nivået i mikroverdenen er en veldig svak glød, som vi bare kan oppdage med svært følsomme fotometre, en bivirkning av nøytraliseringen av enzymer av de aktive oksygenartene som er nødvendige, men giftige for celler, som er deltakere i glukoseoksidasjonsprosessen. De leverer energien som er nødvendig for kjemiluminescens til forskjellige fosforproteiner.

En av de første bakterielampene - en pære med en kultur av lysende bakterier - var for hundre og odde år siden at den nederlandske botanikeren og mikrobiologen Martin Beyerink underholdt enhver visdom. I 1935 opplyste slike lamper til og med den store hallen til Paris Oceanological Institute, og under krigen den sovjetiske mikrobiologen A.A. Egorova brukte lysende bakterier til prosaiske formål - for å belyse laboratoriet. Og du kan gjøre et lignende eksperiment: legg rå fisk eller kjøtt på et lunt sted, vent en uke eller to, og kom deretter opp om natten (på motsatt side!) Og se hva som skjedde - det er sannsynlig at bakteriene som satte opp næringsmediet vil gløde med annet verdenslys. Bakterier, hovedsakelig av slektene Photobacterium og Vibrio, og flercellede planktoniske organismer (på bildet) skinner i havet, men den viktigste lyskilden er en av de største (opptil 3 mm!) Og komplekse encellede - flagellerte alger av nattdags.

Hos bakterier er fosforproteiner spredt over hele cellen; i encellede eukaryote (som har en cellekjernen) organismer, befinner de seg i membranbundne vesikler i cytoplasmaet. Hos flercellede dyr avgir vanligvis spesielle celler - fotocytter, ofte gruppert i spesielle organer - fotoforer. Fotocytter av tarm og andre primitive dyr, samt fotoforer som arbeider på grunn av symbiotiske fotobakterier, gløder kontinuerlig eller i flere sekunder etter mekanisk eller kjemisk irritasjon. Hos dyr med et mer eller mindre utviklet nervesystem, kontrollerer det arbeidet med fotocytter, slår dem av og på som respons på ytre stimuli eller når det indre miljøet i kroppen endres. I tillegg til intracellulær, dyphavs reker, har blekksprut, blekksprut og blekksprut en sekretorisk glød: en blanding av sekresjonsprodukter fra to forskjellige kjertler kastes ut fra mantelen eller fra skallet og sprer seg ut i vann som en strålende sky, og gjør fienden blind.

Et annet klassisk eksempel på bioluminescens er treråte. Ikke treet selv skinner i dem, men mycelet til en vanlig honning-agaric. Og i høyere sopp av slekten Mycena, som også vokser på et råtent tre, men på varme steder som Brasil og Japan, lyser fruktlegemer - det som vanligvis kalles sopp (selv om mugg, gjær og annen sopp også er sopp, bare lavere). En av artene i denne slekten kalles M. lux-coeli, "mycen er himmelens lys."

Den mest slående bruken av bioluminescens er etableringen av transgene planter og dyr. Den første musen med GFP-genet introdusert i kromosomene ble opprettet i 1998. Lysende proteiner er nødvendig for å utvikle metoder for å introdusere fremmede gener i kromosomene til forskjellige organismer: hvis det gløder, betyr det at metoden fungerer, kan du bruke den til å introdusere målgenet i genomet. Den første lysende fisken - transgen sebrafisk (Brachydanio rerio) og japansk risfisk medaka (Orizias latipes) - ble solgt i 2003.

Lysende hav

De som er heldige som svømmer i havet om natten under gløden, vil huske dette fortryllende opptoget hele livet. Oftest er årsaken til luminescens flagellatalgene i nattverden (Noctiluca). I noen år øker antallet så mye at hele havet skinner. Hvis du er uheldig og befinner deg på bredden av varme hav til feil tid, kan du prøve å helle sjøvann i en krukke og tilsette litt sukker der. Noctilucas reagerer på dette ved å øke aktiviteten til luciferinproteinet. Rist vannet og nyt den blålige gløden. Og når du ser på det, kan du huske at du ser på en av de uoppklarte naturhemmelighetene: Darwin bemerket i et eget kapittel "Origin of Species" Darwin, og siden har ikke forskere kunnet belyse en av de uoppklarte naturhemmelighetene: dette spørsmålet er lyset av sannhet. Glød kan utvikle seg i organismer som lever under gode lysforhold, basert på pigmentforbindelser som utfører en lysbeskyttende funksjon. Men den gradvise opphopningen av egenskapen - ett foton per sekund, to, ti - og de, og deres nattlige og dyphavs slektninger kunne ikke påvirke det naturlige utvalget: en så svak glød føles ikke selv av de mest følsomme øynene, og utseendet til ferdige mekanismer for intens glød på bare plassering virker også umulig. Og selv glødefunksjonene i mange arter forblir uforståelige.

Hvorfor gløder de?

Lysende bakteriekolonier og sopp tiltrekker seg insekter som sprer bakterier, sporer eller mycelia. Insektivorøse larver fra mykler fra New Zealand Arachnocampa vever et fangstnett og fremhever det med sin egen kropp, og tiltrekker seg insekter. Lysblink kan skremme rovdyr bort fra maneter, ctenophore og andre hjelpeløse og milde skapninger. For samme formål gløder koraller og andre kolonidyr som vokser i grunt vann som svar på mekanisk irritasjon, og naboene deres, som ingen har rørt, begynner også å flimre. Dyphavskoraller forvandler det svake lyset med kort bølgelengde som når dem til stråling med en lengre bølgelengde - muligens for å gi muligheten for fotosyntesen av symbiotiske alger som lever i vevet.

En fiskestang med en pære. Anglerfish (Lophiiformes) er den mest mangfoldige (16 familier, over 70 slekter og over 225 arter), og kanskje den mest interessante av dyphavsfisk. (Mange er kjent med marine sportsfiskere ikke av zoologiens lærebok, men av tegneserien "Finding Nemo"). Kvinnelige sportsfiskere er rovdyr med en stor munn, kraftige tenner og en veldig strukket mage. Noen ganger blir døde sportsfiskere funnet på overflaten av havet, og kvalt for fisk som er mer enn dobbelt så stor: De kan ikke frigjøres av et rovdyr på grunn av tennens struktur. Den første strålen av ryggfinnen blir omgjort til en "fiskestang" (illicium) med en lysende "orm" (esk) på slutten. Det er en kjertel fylt med slim, som inneholder bioluminescerende bakterier. På grunn av utvidelsen av veggene i arteriene som mater escuen med blod, kan fisken vilkårlig forårsake luminescens av bakterier som trenger oksygen for dette, eller stoppe den, og innsnevre karene. Vanligvis forekommer gløden i form av en serie blinker, individuell for hver art. Illithium i arten Ceratias holboelli er i stand til å forlenge og trekke seg inn i en spesiell kanal på baksiden. Lokke byttedyr, denne angelfisken beveger seg gradvis det lysende lokket til munnen til den svelger offeret. Og på Galatheathauma axeli, er agnet plassert rett i munnen.

Plasseringen av fosforene og til og med naturen til blinkingen av lysende flekker kan tjene som en kommunikasjon - for eksempel for å tiltrekke en partner. Og hunnene i den amerikanske ildfluen Photuris versicolor, etter parring, begynner å "kjempe mot moren" hos kvinner av en annen art, og tiltrekker seg hannene ikke for amorøse, men for gastronomiske formål. Utenfor kysten av Japan feires masse bryllup av umitohara (ildfluer) - bittesmå, 1-2 mm lange krepsdyr av slekten Cypridina - og blekksprut Watasenia scintellans. Vatasenius kropper med en lengde på ca 10 cm sammen med tentakler er besatt med perler-fotoforer og lyser opp en sone med en diameter på 25-30 cm - forestill deg hvordan havet ser ut med et helt søppel av disse blekksprutene!

I mange dyphavs blækspruter er kroppen malt med et mønster av flerfargede lysflekker, og fotoforene er veldig kompliserte, som et søkelys med reflekser og linser (noen ganger dobbelt og farget) som bare skinner i riktig retning.

Mange dyphavs planktoniske reker har evnen til å gløde. På lemmene, langs sidene og på den ventrale siden av kroppen, har de opptil 150 fotoforer, noen ganger dekket med linser. Plasseringen og antall fotoforer for hver art er strengt konstant, og i mørke havdypet hjelper hannene å finne kvinner og alt sammen - å pakke.

Artikkelen ble publisert i tidsskriftet Popular Mechanics (Nr. 4, april 2008).

Anbefalt

Slik ser du lyden: vitenskapelige eksperimenter og eksperimenter
2019
Teknikk i kampene om Seier: stormende Berlin
2019
Unikt materiale: gjennomsiktig tre
2019