Bioluminiscenca
Bioluminiscenca je sposobnost živih bitij, da proizvajajo svetlobo. Pogosto se to dogaja s simbiozo. Pri tem večji organizem pogosto v posebnem organu vsebuje mikroorganizme, ki proizvajajo svetlobo. Posebne organele imajo evkariontski protisti, svetlobo pa proizvajajo tudi nekatere bakterije. Bioluminiscenca je rezultat kemičnih procesov, pri katerih se proizvedena energija sprošča kot vidna svetloba. Bioluminiscenca se je med evolucijo pojavila večkrat.
ATP (adenozin trifosfat), biološki vir energije, s pomočjo encima luciferaze reagira z luciferinom, pri čemer nastane vmesni kompleks. Ta kompleks se združi s kisikom in ustvari močno kemiluminiscenčno (svetlo svetlečo) spojino.
Vloga gama proteobakterij pri proizvodnji svetlobe je podrobno obravnavana v referenčnih delih. Sposobnost proizvajanja svetlobe je razširitev običajne presnove: pri vseh kemijskih reakcijah nastane nekaj fotonov. Vidna svetloba nastane, ko se proizvodnja fotonov poveča. V primeru bakterij je bila prvotna funkcija reakcije verjetno razstrupljanje odvečnega kisika.
Leteči in svetleči se Photinus pyralis, ognjenik.
Omphalotus nidiformis
Primer bioluminiscenčne vrste gobe...
...žareče pri ugasnjenih lučeh.
Oceani
Bioluminiscenca je predvsem morski pojav.
"Je prevladujoči vir svetlobe v največjem delu življenjskega prostora Zemlje, v globokem oceanu. Nasprotno pa bioluminiscence v sladkih vodah, celo v Bajkalskem jezeru, v bistvu ni (z nekaj izjemami)."
Bioluminiscenco najdemo v morju na vseh ravneh: planktonski, pelagični in bentoški organizmi. Nekatere planktonske skupine, kot so dinoflagelati in ktenofore (česnovke), jo uporabljajo pri večini vrst. Večina globokomorskih morskih organizmov uporablja bioluminiscenco v takšni ali drugačni obliki. Običajno morska svetlobna emisija pripada modremu in zelenemu svetlobnemu spektru, valovnim dolžinam, ki se najlažje prenašajo skozi morsko vodo.
Funkcije bioluminiscence
Za seznam glejte spletno stran Biolum.
Kamuflaža s protisvetlobo
Pri nekaterih vrstah lignjev se bakterijska bioluminiscenca uporablja za protisvetlobo, tako da se žival ujema z zgornjo svetlobo okolja, ki jo vidi od spodaj. Pri teh živalih svetlobni organi nadzorujejo kontrast te osvetlitve, da se doseže optično ujemanje. Običajno so ti svetlobni organi ločeni od tkiva, ki vsebuje bioluminiscenčne bakterije.
Privlačnost
Bioluminiscenco kot vabo za privabljanje plena uporabljajo številne globokomorske ribe, kot je na primer morska riba. Viseča vaba na glavi ribe privablja manjše živali, ki so ji na dosegu roke. Nekatere ribe pa uporabljajo nebioluminiscenčno vabo.
Morski pes za maskiranje uporablja bioluminiscenco, vendar majhna zaplata na njegovem spodnjem delu trebuha ostaja temna in se velikim plenilskim ribam, kot sta tuna in skuša, ki plavajo pod njim, zdi kot majhna riba. Ko te ribe poskušajo pojesti "majhno ribo", jih morski pes ugrizne in iz gostiteljev izdolbe majhne okrogle koščke mesa v obliki piškotov.
Dinoflagelati imajo zanimiv preobrat v tem mehanizmu. Ko z gibanjem v vodi zaznajo plenilca planktona, dinoflagelati svetijo. To privabi še večje plenilce, ki požrejo morebitnega plenilca dinoflagelata.
Pomembna funkcija bioluminiscence je privabljanje partnerjev. To je vidno pri ognjenicah, ki v času parjenja z občasnim utripanjem trebuha privabljajo partnerje. V morskem okolju je to dobro dokumentirano le pri nekaterih malih škržatkih, vendar je lahko precej razširjeno.
Repulsion
Nekateri lignji in mali raki uporabljajo bioluminiscenco, tako kot mnogi lignji uporabljajo črnilo. Oblak luminiscence se izloča in zmede ali odvrne potencialnega plenilca, medtem ko lignji ali raki pobegnejo na varno. Vsaka vrsta svetlika ima ličinke, ki svetijo, da bi odvrnile plenilce.
Samica Lampyris noctiluca, navadnega svetlečega črva.
Ličinka ognjiča
Biotehnologija
Bioluminiscenčni organizmi so tarča na številnih področjih raziskav. Luciferazni sistemi se pogosto uporabljajo na področju genskega inženiringa. Uporabljajo se tudi v biomedicinskih raziskavah, saj nekaterim celicam dajejo vidne oznake. Luciferin lahko dodamo molekulam in celicam, da postanejo vidne pod mikroskopom. "Ta trg je zdaj vreden približno 20 milijard funtov. Če pridete v bolnišnico in opravite krvni test, ki meri virusne beljakovine, beljakovine raka, hormone, vitamine, bakterijske beljakovine, zdravila, bo skoraj zagotovo uporabljena ta tehnika."
Industrijski oblikovalci raziskujejo strukturo fotofor, organov za proizvajanje svetlobe v bioluminiscenčnih organizmih.
Umetniška upodobitev bioluminiscenčnega antarktičnega krila
Bioluminiscenčni organizmi
To je seznam organizmov, ki imajo vidno bioluminiscenco:
Kopenski organizmi
Živali:
- Členonožci
- ognjeniki
- hrošči s klikom
- svetleči črvi
- železniški črvi
- nekatere miketofilne muhe
- nekatere stonoge, kot je Geophilus carpophagus.
- nekatere stonoge, kot je Motyxia.
- kopenski mehkužec (tropski kopenski polž)
- Quantula striata
- Annelidi
- Glive - skupaj 71 vrst je bioluminiscentnih, med njimi vrste Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus.
- Gobe (glej Foxfire)
- Goba Jack O'Lantern (Omphalotus olearius)
- goba duh (Omphalotus nidiformis)
- Medena goba
- Panellus stipticus
Ribe
- Anglerfish
- Morski pes Cookie-cutter
- Ribe s svetilko
- Gulperjeva jegulja
- Lanternfish
- Morska luskasta riba
- Ribe poltovornjaka
- Pineconefish
- Viperfish
Svetlolaske
Kljub svojemu imenu so svetlolaske pravzaprav hrošči, ki za svojo značilno zelenkasto utripajočo svetlobo uporabljajo encimsko reakcijo s kemično spojino, imenovano luciferin. Poleg tega, da morda opozarjajo plenilce na svojo strupenost, naj bi bil glavni namen njihovega utripajočega trebuščka privabljanje partnerjev.
Morski nevretenčarji
- številne Cnidaria
- Morska peresa
- korale
- Aequorea victoria, meduza
- nekatere Ctenophores ali "česalne školjke".
- nekateri iglokožci (npr. Ophiurida)
- nekateri raki
- dve vrsti kaetognatov
- nekateri mehkužci
- nekatere školjke in druge školjke
- nekatere nudibranche, morske polže
- Hobotnice
- Bolitaenidae
- red Teuthida
- Kolosalni lignji
- Mastigoteuthidae
- Sepiolidae
- Peneči se lignji Enope
- Vampirski lignji
Mikroorganizmi
- Dinoflagelati (npr. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
- Vibrionaceae (npr. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
- Člani morske bakterijske družine Shewanellaceae, Shewanella hanedai in Shewanella woodyi, so bioluminiscenčni.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je bioluminiscenca?
O: Bioluminiscenca je proizvodnja svetlobe pri živih bitjih.
V: Kako deluje bioluminiscenca?
O: Bioluminiscenca deluje s kemičnimi procesi, pri čemer se proizvedena energija sprosti kot vidna svetloba.
V: Kateri organizmi proizvajajo bioluminiscenčno svetlobo?
O: Evkariontski protisti imajo posebne organele, ki proizvajajo bioluminiscenčno svetlobo, to vrsto svetlobe pa proizvajajo tudi nekatere bakterije.
V: Od kod izvira sposobnost proizvajanja bioluminiscenčne svetlobe?
O: Sposobnost proizvajanja bioluminiscenčne svetlobe je razširitev običajne presnove; pri vseh kemijskih reakcijah naravno nastane nekaj fotonov, in ko se proizvodnja fotonov poveča, lahko opazimo vidno svetlobo.
V: Kakšna je bila prvotna funkcija proizvajanja bioluminiscenčne svetlobe pri bakterijah?
O: Prvotna funkcija proizvajanja bioluminiscenčne svetlobe pri bakterijah je bila verjetno razstrupljanje odvečnega kisika.
V: Kaj sta luciferin in luciferaza?
O: Luciferin in luciferaza sta komponenti, ki sodelujeta pri reakciji med ATP (adenozin trifosfatom) in kisikom, pri kateri nastane močno kemiluminiscentna (svetlo svetleča) spojina.
