Innehållsförteckning:

Naturens gåtor: Bioluminescens
Naturens gåtor: Bioluminescens

Video: Naturens gåtor: Bioluminescens

Video: Naturens gåtor: Bioluminescens
Video: МАССИВНЫЙ Заброшенный испанский дворец | Все, что осталось позади на десятилетия! 2024, Mars
Anonim

Bioluminescens är förmågan hos levande organismer att lysa med sina egna proteiner eller med hjälp av symbiotiska bakterier.

Idag är cirka 800 arter av lysande levande varelser kända. De flesta av dem bor i havet. Dessa är bakterier, encelliga flagellatalger, radiolarier, svampar, planktoniska och vidhäftade coelenterater, sifonoforer, havsfjädrar, ctenoforer, tagghudingar, maskar, blötdjur, kräftdjur, fiskar.

Några av de mest ljust glödande djuren är pyrosomer (eldbaggar). Bland sötvattensbioluminiscerande arter är den Nya Zeelands snäcka blötdjuren Latia neritoides och ett antal bakterier kända. Bland landlevande organismer lyser vissa arter av svampar, daggmaskar, sniglar, tusenfotingar och insekter.

På mikrokosmosnivå är en mycket svag glöd, som vi bara kan registrera med hjälp av högkänsliga fotometrar, en bieffekt av neutralisering av reaktiva syrearter av enzymer, som är nödvändiga, men giftiga för celler, som deltar i glukosoxidationsprocessen. De levererar också den energi som krävs för kemiluminescens till olika fosforproteiner.

Bioluminescens
Bioluminescens

En av de första bakterielamporna - en kolv med en kultur av lysande bakterier - underhölls för mer än hundra år sedan av den holländska botanikern och mikrobiologen Martin Beijerinck. 1935 lyste sådana lampor till och med upp den stora hallen i Paris Oceanological Institute, och under kriget den sovjetiske mikrobiologen A. A. Egorova använde lysande bakterier för prosaiska ändamål - för att belysa laboratoriet.

Och du kan utföra ett liknande experiment: lägg rå fisk eller kött på en varm plats, vänta en vecka eller två och kom sedan upp på natten (från lovartsidan!) Och se vad som händer - det är troligt att bakterierna som bor näringsmediet kommer att lysa med ett utomjordiskt ljus. Bakterier, främst av släktena Photobacterium och Vibrio, och flercelliga planktoniska organismer (bilden) lyser i havet, men den huvudsakliga ljuskällan är en av de största (upp till 3 mm!) Och komplexa encelliga organismer - nattens flagellager ljus.

Hos bakterier är fosforproteiner utspridda i hela cellen, i encelliga eukaryota (med en cellkärna) organismer är de lokaliserade i vesiklar omgivna av ett membran i cytoplasman. Hos flercelliga djur emitteras ljus vanligtvis av speciella celler - fotocyter, ofta grupperade i speciella organ - fotoforer.

Fotocyter från coelenterater och andra primitiva djur, samt fotoforer som fungerar på grund av symbiotiska fotobakterier, lyser kontinuerligt eller i flera sekunder efter mekanisk eller kemisk stimulering. Hos djur med ett mer eller mindre utvecklat nervsystem kontrollerar den fotocyternas arbete, slår på och av dem som svar på yttre stimuli eller när den inre miljön i kroppen förändras.

Förutom den intracellulära finns det hos djuphavsräkor, bläckfiskar, bläckfiskar och bläckfiskar en sekretorisk typ av glöd: en blandning av sekretionsprodukter från två olika körtlar stöts ut från manteln eller under skalet och sprids i vatten som ett lysande moln, förblindar fienden.

Bioluminescens
Bioluminescens

Ett annat klassiskt exempel på bioluminescens är träröta. Det är inte själva trädet som lyser i dem, utan mycelet av vanlig honungssvamp.

Och i de högre svamparna av släktet Mycena, som också växer på ett ruttnande träd, men i varma regioner som Brasilien och Japan, lyser fruktkroppar - det som vanligtvis kallas svampar (även om mögel, jästsvampar och andra svampar också är svampar, bara lägre sådana.). En av arterna av detta släkte kallas M. lux-coeli, "mycene - himmelskt ljus."

Bioluminescens
Bioluminescens

Den mest slående tillämpningen av bioluminescens är skapandet av transgena växter och djur. Den första musen med GFP-genen insatt i kromosomerna skapades 1998.

Glödande proteiner behövs för att arbeta fram tekniker för att introducera främmande gener i kromosomerna på olika organismer: om det lyser betyder det att metoden fungerar, man kan använda den för att introducera en målgen i arvsmassan. Den första lysande fisken - den transgena zebrafisken (Brachydanio rerio) och den japanska medaka-risfisken (Orizias latipes) - började säljas 2003.

Glödande hav

De som har turen att simma i havet på natten under dess glöd kommer att minnas denna förtrollande syn för en livstid. Oftast är orsaken till glöden nattljusets flagellager (Noctiluca). Vissa år ökar deras antal så mycket att hela havet glöder. Om du har otur och befinner dig vid stränderna av varma hav vid fel tidpunkt, prova att hälla havsvatten i en burk och tillsätt lite socker där.

Noctylists kommer att reagera på detta genom att öka aktiviteten hos luciferinproteinet. Skaka upp vattnet och beundra det blåaktiga skenet. Och när du slutar för att beundra kan du komma ihåg att du tittar på ett av naturens olösta mysterier: bristen på klarhet i de evolutionära mekanismerna för uppkomsten av förmågan att glöda i olika taxa noterades i ett separat kapitel av " The Origin of Species" av Darwin, och sedan dess har forskare inte kunnat belysa denna fråga är sanningens ljus.

Luminescens kunde ha utvecklats i organismer som lever under goda ljusförhållanden, baserade på pigmentföreningar som har en ljusskyddande funktion.

Men den gradvisa ackumuleringen av en egenskap - en foton per sekund, två, tio - både för dem och deras nattliga och djuphavssläktingar kunde inte påverka det naturliga urvalet: en så svag glöd känns inte ens av de känsligaste ögonen, och utseende av färdiga mekanismer för intensiv glöd på den nakna platsen ser också omöjlig ut. Och även glödens funktioner i många arter förblir obegripliga.

Bioluminescens
Bioluminescens

Varför lyser de?

Glödande bakteriekolonier och svampar lockar till sig insekter som sprider bakterier, sporer eller mycel. Insektsätande larver av den nyzeeländska myggan Arachnocampa väver ett fångstnät och lyser upp det med sin egen kropp och lockar till sig insekter.

Ljusblixtar kan skrämma bort rovdjur från maneter, kamgelé och andra hjälplösa och milda varelser. I samma syfte lyser koraller och andra koloniala djur som växer i grunt vatten som svar på mekanisk stimulering, och deras grannar, som ingen rörde, börjar också flimra. Djuphavskoraller omvandlar det svaga kortvågiga ljuset som når dem till strålning med en längre våglängd, möjligen för att tillåta de symbiotiska algerna som bor i deras vävnader att fotosyntetisera.

Bioluminescens
Bioluminescens

Fiskespö med glödlampa

Ordningen av marulk (Lophiiformes) är den mest varierande (16 familjer, över 70 släkten och över 225 arter) och kanske den mest intressanta av djuphavsfiskar. (Många är bekanta med havsfiskare, inte från läroboken i zoologi, utan från den tecknade filmen "Finding Nemo").

Sportfiskarhonor är rovdjur med stora munnar, kraftfulla tänder och en mycket töjbar mage. Ibland hittas döda marulk på havets yta som kvävs av fiskar mer än dubbelt så stora: rovdjuret kan inte släppa det på grund av tändernas struktur. Den första strålen av ryggfenan förvandlas till ett "fiskspö" (illicium) med en lysande "mask" (eska) i slutet. Det är en slemfylld körtel som innehåller självlysande bakterier. På grund av expansionen av väggarna i artärerna som matar escu med blod, kan fisken godtyckligt orsaka luminescens av bakterier som behöver syretillförsel för detta, eller stoppa det, vilket gör kärlen smalare.

Vanligtvis sker glöden i form av en serie blixtar, individuella för varje art. Illicium hos arten Ceratias holboelli kan röra sig framåt och dra sig tillbaka till en speciell kanal på baksidan. Denna sportfiskare lockar bytet och flyttar gradvis det lysande betet till sin mun tills det sväljer bytet. Och Galatheathauma axeli har betet rätt i munnen.

Placeringen av fosforerna och till och med typen av blinkande av de glödande fläckarna kan tjäna för kommunikation - till exempel för att locka en partner. Och honorna från den amerikanska eldflugan Photuris versicolor börjar efter parning "slå morsekoden" för honor av en annan art, och lockar inte sina hanar för amorösa, utan för gastronomiska ändamål.

Utanför Japans kust firas massbröllop av umitoharu (havseldflugor) - små, 1-2 mm långa, kräftdjur av släktet Cypridina - och bläckfisken Watasenia scintellans. Vatazenia-kroppar som är cirka 10 cm långa, tillsammans med tentakler, är prickade med fotoforpärlor och lyser upp ett område på 25-30 cm i diameter - föreställ dig hur havet ser ut med en hel skola av dessa bläckfiskar!

Bioluminescens
Bioluminescens

Hos många djuphavsbläckfiskar är kroppen målad med ett mönster av flerfärgade ljusfläckar, och fotoforerna är mycket komplexa, som en strålkastare som bara lyser i rätt riktning med reflektorer och linser (ibland dubbla och färgade).

Många djuphavsplanktonräkor har förmågan att glöda. På lemmarna, längs sidorna och på den ventrala sidan av kroppen har de upp till 150 fotoforer, ibland täckta med linser. Placeringen och antalet fotoforer för varje art är strikt konstant och i mörkret på havsdjupen hjälper hanarna att hitta honor och allt tillsammans - att samlas i flockar.

Rekommenderad: