Bioluminescencja

Bioluminescencja to zdolność organizmów żywych do wytwarzania światła. Często odbywa się to w wyniku symbiozy. W tym przypadku większy organizm zawiera, często w specjalnym organie, mikroorganizmy, które wytwarzają światło. Protisty eukariotyczne mają specjalne organelle, a niektóre bakterie również wytwarzają światło. Bioluminescencja jest wynikiem procesów chemicznych, w których wytworzona energia jest uwalniana w postaci światła widzialnego. Bioluminescencja pojawiała się wielokrotnie w toku ewolucji.

ATP (trójfosforan adenozyny), biologiczne źródło energii, reaguje z lucyferyną przy pomocy enzymu lucyferazy, dając kompleks pośredni. Kompleks ten łączy się z tlenem, tworząc silnie chemiluminescencyjny (jasno świecący) związek.

Rola Gamma Proteobacteria w produkcji światła jest szczegółowo omówiona w pracach referencyjnych. Zdolność do produkcji światła jest rozszerzeniem normalnego metabolizmu: wszystkie reakcje chemiczne produkują kilka fotonów. Światło widzialne jest wytwarzane, gdy produkcja fotonów wzrasta. W przypadku bakterii, pierwotną funkcją reakcji była prawdopodobnie detoksykacja nadmiaru tlenu.

Latająca i świecąca Photinus pyralis, ognista mucha.Zoom
Latająca i świecąca Photinus pyralis, ognista mucha.

Omphalotus nidiformis

Zoom

Przykład bioluminescencyjnego gatunku grzyba...

Zoom

...świecąc przy zgaszonym świetle.

Oceany

Bioluminescencja jest głównie zjawiskiem morskim.

"Jest ona dominującym źródłem światła w największej frakcji objętości nadającej się do zamieszkania na Ziemi, w głębokich oceanach. W przeciwieństwie do tego, bioluminescencja jest zasadniczo nieobecna (z kilkoma wyjątkami) w słodkiej wodzie, nawet w jeziorze Bajkał".

Bioluminescencja występuje w morzu na wszystkich poziomach: planktonicznym, pelagicznym i organizmów bentosowych. Niektóre grupy planktoniczne, takie jak dinoflagelity i ktenofory (galaretki grzebieniowe) wykorzystują ją u większości gatunków. Większość głębinowych organizmów morskich wykorzystuje bioluminescencję w takiej czy innej formie. Zazwyczaj emisja światła morskiego należy do spektrum światła niebieskiego i zielonego, czyli długości fal, które najłatwiej przenikają przez wodę morską.

Funkcje bioluminescencji

Listę można znaleźć na stronie internetowej Biolum.

Kamuflaż kontrluminescencyjny

U niektórych gatunków kałamarnic bioluminescencja bakteryjna jest wykorzystywana do kontrluminescencji, dzięki czemu zwierzę dopasowuje się do napowietrznego światła otoczenia widzianego od dołu. U tych zwierząt, organy świetlne kontrolują kontrast tego oświetlenia, aby stworzyć optymalne dopasowanie. Zazwyczaj te narządy świetlne są oddzielone od tkanki zawierającej bakterie bioluminescencyjne.

Atrakcje

Bioluminescencja jest używana jako przynęta do wabienia ofiar przez kilka ryb głębinowych, takich jak żabnica. Zwisająca przynęta na głowie ryby przyciąga do niej małe zwierzęta znajdujące się w zasięgu jej wzroku. Niektóre ryby używają jednak przynęty nie bioluminescencyjnej.

Rekin cookiecutter wykorzystuje bioluminescencję do kamuflażu, ale niewielka plama na jego podbrzuszu pozostaje ciemna i jawi się jako mała rybka dla pływających pod nią dużych ryb drapieżnych, takich jak tuńczyk czy makrela. Kiedy ryby te próbują zjeść "małą rybkę", są kąsane przez rekina, który wydłubuje ze swoich żywicieli małe, okrągłe kawałki mięsa w kształcie "ciasteczek".

Dinoflagellaty mają ciekawy zwrot w tym mechanizmie. Kiedy drapieżnik planktonu jest wyczuwany poprzez ruch w wodzie, dinoflagellat świeci. To z kolei przyciąga jeszcze większe drapieżniki, które zjedzą niedoszłego drapieżnika dinoflagellata.

Ważną funkcją bioluminescencji jest wabienie samców. Można to zaobserwować u muchówek, które w okresie godowym wykorzystują okresowe błyski na odwłoku do wabienia samców. W środowisku morskim zostało to dobrze udokumentowane tylko u niektórych małych skorupiaków z rodziny ostronosowatych, ale może być dość powszechne.

Odpychanie

Niektóre kałamarnice i małe skorupiaki używają bioluminescencji, tak jak wiele kałamarnic używa atramentu. Chmura luminescencji jest wydalana, dezorientując lub odstraszając potencjalnego drapieżnika, podczas gdy kałamarnica lub skorupiak ucieka w bezpieczne miejsce. Każdy gatunek muchy ognistej ma larwy, które świecą w celu odstraszenia drapieżników.

Larwa muchy ognistejZoom
Larwa muchy ognistej

Samica Lampyris noctiluca, pospolitego żarnowca.Zoom
Samica Lampyris noctiluca, pospolitego żarnowca.

Biotechnologia

Organizmy bioluminescencyjne są celem dla wielu dziedzin badań. Systemy lucyferazowe są szeroko stosowane w dziedzinie inżynierii genetycznej. Zostały one również wykorzystane w badaniach biomedycznych, aby nadać niektórym komórkom widoczne etykiety. Lucyferyna może być dodawana do molekuł i komórek, aby uczynić je widocznymi pod mikroskopem. "Ten rynek jest obecnie wart około 20 miliardów funtów. Jeśli idziesz do szpitala i masz badanie krwi, które mierzy białka wirusowe, białka nowotworowe, hormony, witaminy, białka bakteryjne, leki, to prawie na pewno będzie korzystać z tej techniki".

Struktura fotoforów, organów wytwarzających światło w organizmach bioluminescencyjnych, jest badana przez projektantów przemysłowych.

Artystyczne przedstawienie bioluminescencyjnego kryla antarktycznegoZoom
Artystyczne przedstawienie bioluminescencyjnego kryla antarktycznego

Organizmy bioluminescencyjne

To jest lista organizmów, które mają widoczną bioluminescencję:

Organizmy lądowe

Zwierzęta:

Ryby

  • Anglerfish
  • Rekin z ciasteczka
  • Ryba z latarką
  • Węgorz morski
  • Lanternfish
  • Morska siekierka
  • Ryba dla marynarza
  • Pinekonefish
  • Viperfish

Fireflies

Pomimo swojej nazwy, muchy to w rzeczywistości chrząszcze, które wykorzystują reakcję enzymatyczną z udziałem związku chemicznego zwanego lucyferyną do wytwarzania swojego typowego zielonkawego światła błyskowego. Oprócz tego, że mogą ostrzegać drapieżniki o swojej toksyczności, uważa się, że głównym celem ich migającego odwłoka jest przyciąganie partnerów.

Bezkręgowce morskie

Mikroorganizmy

  • Dinoflagellaty (np. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
  • Vibrionaceae (np. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
  • Członkowie morskiej rodziny bakterii Shewanellaceae, Shewanella hanedai i Shewanella woodyi są bioluminescencyjne.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2022 - License CC3