Bioliuminescencija
Bioluminescencija - tai gyvų organizmų gebėjimas skleisti šviesą. Dažnai tai vyksta simbiozės būdu. Šiuo atveju didesniame organizme, dažnai specialiame organe, yra mikroorganizmų, kurie gamina šviesą. Eukariotiniai protistai turi specialias organeles, o kai kurios bakterijos taip pat gamina šviesą. Bioluminescencija yra cheminių procesų rezultatas, kai susidariusi energija išsiskiria kaip matoma šviesa. Bioluminescencija evoliucijos metu atsirado daug kartų.
Biologinis energijos šaltinis ATP (adenozintrifosfatas) reaguoja su luciferinu, naudojant fermentą luciferazę, ir susidaro tarpinis kompleksas. Šis kompleksas susijungia su deguonimi ir susidaro stipriai chemiliuminescencinis (ryškiai šviečiantis) junginys.
Gama proteobakterijų vaidmuo gaminant šviesą išsamiai aptartas literatūros šaltiniuose. Gebėjimas gaminti šviesą yra įprastos medžiagų apykaitos pratęsimas: vykstant visoms cheminėms reakcijoms susidaro keli fotonai. Matomoji šviesa gaminama, kai fotonų gamyba padidėja. Bakterijų atveju pirminė reakcijos funkcija tikriausiai buvo detoksikuoti deguonies perteklių.
Skraidanti ir šviečianti Photinus pyralis, ugniaplaukė.
Omphalotus nidiformis
Bioluminescencinės grybų rūšies pavyzdys...
...šviečia išjungus šviesą.
Vandenynai
Bioluminescencija daugiausia yra jūrinis reiškinys.
"Jis yra pagrindinis šviesos šaltinis didžiausioje Žemės gyvenamosios erdvės dalyje - giliajame vandenyne. Tuo tarpu gėlame vandenyje, net Baikalo ežere, bioliuminescencijos iš esmės nėra (su keliomis išimtimis)".
Bioluminescencija jūroje aptinkama visuose lygmenyse: planktono, pelaginių ir bentosinių organizmų. Kai kurios planktoninės grupės, pavyzdžiui, dinoflagelatai ir ctenophores (šukuotiniai drebučiai), ją naudoja dauguma rūšių. Dauguma giliavandenių jūrų gyvūnų vienokia ar kitokia forma naudoja bioliuminescenciją. Paprastai jūrų šviesos emisija priklauso mėlynos ir žalios šviesos spektrui, t. y. bangų ilgiams, kurie lengviausiai sklinda per jūros vandenį.
Bioluminescencijos funkcijos
Sąrašą rasite "Biolum" tinklalapyje.
Prieššviesinis maskavimas
Kai kurių rūšių kalmarų bakterijų bioliuminescencija naudojama kontršviesai, kad gyvūnas atitiktų iš apačios matomą aplinkos šviesą. Šių gyvūnų šviesos organai kontroliuoja šio apšvietimo kontrastą, kad būtų pasiektas optinis atitikimas. Paprastai šie šviesos organai yra atskirti nuo audinio, kuriame yra bioliuminescencinių bakterijų.
Pritraukimas
Kai kurios giliavandenės žuvys, pvz., meškėnai, naudoja bioliuminescenciją kaip masalą grobiui privilioti. Ant žuvies galvos kabantis masalas pritraukia smulkius gyvūnus, esančius per atstumą nuo jos. Tačiau kai kurios žuvys naudoja nebioluminescencinį masalą.
Rykliai maskuojasi naudodami bioliuminescenciją, tačiau nedidelė dėmė ant jų pilvo lieka tamsi ir po jais plaukiojančioms didelėms plėšrioms žuvims, pavyzdžiui, tunams ir skumbrėms, atrodo kaip maža žuvelė. Kai šios žuvys bando suvalgyti "mažą žuvelę", ryklys jas suėda ir iš šeimininkų išgraužia mažus apvalius "sausainių pjaustytuvo" formos mėsos gabalėlius.
Dinoflagelatai turi įdomų šio mechanizmo posūkį. Kai planktono plėšrūnas pajunta judesį vandenyje, dinoflagelatas ima švytėti. Tai savo ruožtu pritraukia dar didesnius plėšrūnus, kurie suvalgo būsimą dinoflagelato grobuonį.
Svarbi bioluminescencijos funkcija - privilioti partnerius. Tai matyti iš ugniaplaukių, kurios poravimosi sezono metu periodiškai mirksi pilvuku, kad pritrauktų partnerius. Jūrų aplinkoje tai gerai užfiksuota tik kai kurių mažų vėžiagyvių, tačiau gali būti gana paplitęs reiškinys.
Atstūmimas
Kai kurie kalmarai ir maži vėžiagyviai naudoja bioliuminescenciją, kaip ir daugelis kalmarų naudoja rašalą. Skleidžiamas švytėjimo debesis suklaidina arba atbaido potencialų plėšrūną, o kalmaras ar vėžiagyvis pabėga į saugią vietą. Kiekvienos rūšies ugniaplaukiai turi lervų, kurios švyti, kad atbaidytų plėšrūnus.
Lampyris noctiluca , paprastojo žibuoklinio slieko, patelė.
Ugniaplaukių lervos
Biotechnologijos
Bioluminescenciniai organizmai yra daugelio mokslinių tyrimų objektas. Luciferazės sistemos plačiai naudojamos genų inžinerijos srityje. Jos taip pat naudojamos biomedicininiuose tyrimuose, siekiant kai kurioms ląstelėms suteikti matomų etikečių. Luciferino galima pridėti į molekules ir ląsteles, kad jos taptų matomos per mikroskopą. "Šios rinkos vertė šiuo metu siekia apie 20 mlrd. svarų sterlingų. Jei ateisite į ligoninę ir atliksite kraujo tyrimą, kuriuo matuojami virusų baltymai, vėžio baltymai, hormonai, vitaminai, bakterijų baltymai, vaistai, jame beveik neabejotinai bus naudojamas šis metodas".
Pramonės dizaineriai tyrinėja fotoforų - šviesą gaminančių bioliuminescencinių organizmų organų - struktūrą.
Bioluminescencinių Antarktidos krilių meninis atvaizdavimas
Bioluminescenciniai organizmai
Tai organizmų, pasižyminčių matoma bioliuminescencija, sąrašas:
Sausumos organizmai
Gyvūnai:
- Nariuotakojai
- ugniaplaukiai
- Spragsintys vabalai
- švytintys kirminai
- geležinkelio kirminai
- tam tikros micetofilinės musės
- tam tikros šimtakojės, pavyzdžiui, Geophilus carpophagus.
- tam tikros daugialąsčiai, pavyzdžiui, Motyxia.
- sausumos moliuskas (atogrąžų sausumos sraigė)
- Quantula striata
- Annelidai
- Grybai - iš viso 71 rūšis, įskaitant Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus rūšis, yra bioliuminescencinės.
- Grybai (žr. Foxfire)
- Džekas Žibintas grybas (Omphalotus olearius)
- vaiduokliškas grybas (Omphalotus nidiformis)
- Medaus grybai
- Panellus stipticus
Žuvys
- Anglerfish
- "Cookie-cutter" ryklys
- Žibintuvėlis žuvis
- Ungurys gūžys
- Žibintai
- Jūrų inkarinės žuvys
- Puskarininkis žuvis
- Pineconefish
- Viperfish
Ugniaplaukiai
Nepaisant jų pavadinimo, ugniaplaukiai iš tikrųjų yra vabalai, kurie savo tipiškai žalsvai mirksinčiai šviesai sukurti naudoja fermentinę reakciją, susijusią su cheminiu junginiu, vadinamu luciferinu. Manoma, kad mirksinčio pilvuko šviesa ne tik įspėja plėšrūnus apie jų toksiškumą, bet ir vilioja partnerius.
Jūrų bestuburiai
- daugelis Cnidaria
- Jūros rašikliai
- koralai
- Aequorea victoria, medūza
- tam tikros Ctenophores arba "šukos drebučiai"
- tam tikri dygiaodžiai (pvz., Ophiurida)
- tam tikri vėžiagyviai
- straubliukai
- kopepodai
- krilis
- dvi chaetognatų rūšys
- tam tikri moliuskai
- tam tikri moliuskai ir kiti dvigeldžiai moliuskai
- tam tikros nudibranšos, jūrų šliužai
- Aštuonkojai
- Bolitaenidae
- Teuthida užsakymas
- Milžiniškas kalmaras
- Mastigoteuthidae
- Sepiolidae
- Putojantys Enope kalmarai
- Vampyras kalmaras
Mikroorganizmai
- Dinoflagelatai (pvz., Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
- Vibrionaceae (pvz., Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
- Jūrų bakterijų šeimos Shewanellaceae atstovai Shewanella hanedai ir Shewanella woodyi yra bioliuminescenciniai.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra bioliuminescencija?
A: Bioluminescencija - tai gyvų organizmų šviesos skleidimas.
K: Kaip veikia bioliuminescencija?
A: Bioluminescencija veikia vykstant cheminiams procesams, kurių metu pagaminta energija išsiskiria kaip matoma šviesa.
K: Kokie organizmai skleidžia bioliuminescencinę šviesą?
A: Eukariotiniai protistai turi specialių organelių, kurios skleidžia bioluminescencinę šviesą, o kai kurios bakterijos taip pat skleidžia tokio tipo šviesą.
K: Iš kur atsirado gebėjimas gaminti bioliuminescencinę šviesą?
A: Gebėjimas gaminti bioluminescencinę šviesą yra įprastos medžiagų apykaitos proceso tęsinys; vykstant visoms cheminėms reakcijoms natūraliai susidaro keletas fotonų, o kai fotonų gamyba padidėja, galima pastebėti matomą šviesą.
K: Kokia buvo pirminė bakterijų bioluminescencinės šviesos gamybos funkcija?
A: Pirminė bakterijų bioluminescencinės šviesos gamybos funkcija greičiausiai buvo deguonies pertekliaus detoksikacija.
K: Kas yra liuciferinas ir liuciferazė?
A: Liuciferinas ir liuciferazė yra sudedamosios dalys, dalyvaujančios ATP (adenozintrifosfato) ir deguonies reakcijoje, kurios metu susidaro labai chemiliuminescencinis (ryškiai šviečiantis) junginys.
