Kazalo:

Uganke narave: Bioluminiscenca
Uganke narave: Bioluminiscenca

Video: Uganke narave: Bioluminiscenca

Video: Uganke narave: Bioluminiscenca
Video: The Choice is Ours (2016) Official Full Version 2024, Marec
Anonim

Bioluminiscenca je sposobnost živih organizmov, da žarijo z lastnimi beljakovinami ali s pomočjo simbiotskih bakterij.

Danes je znanih okoli 800 vrst svetlečih živih bitij. Večina jih živi v morju. To so bakterije, enocelične bičaste alge, radiolarije, glive, planktonski in pritrjeni koelenterati, sifonoforji, morsko perje, ctenofori, iglokožci, črvi, mehkužci, raki, ribe.

Nekatere najbolj svetleče živali so pirosomi (ognjeni hrošči). Med sladkovodnimi bioluminiscentnimi vrstami so znani novozelandski polži Latia neritoides in številne bakterije. Med kopenskimi organizmi žarijo nekatere vrste gliv, deževnikov, polžev, stonog in žuželk.

Na ravni mikrokozmosa je zelo šibek sijaj, ki ga lahko zaznamo le s pomočjo visoko občutljivih fotometrov, stranski učinek nevtralizacije reaktivnih kisikovih vrst z encimi, ki so nujni, vendar strupeni za celice, ki so udeležene v proces oksidacije glukoze. Prav tako zagotavljajo energijo, potrebno za kemiluminiscenco, različnim fosforjevim proteinom.

Bioluminiscenca
Bioluminiscenca

Eno prvih bakterijskih svetilk - bučko s kulturo svetlečih bakterij - se je pred več kot sto leti zabaval nizozemski botanik in mikrobiolog Martin Beijerinck. Leta 1935 so takšne svetilke osvetljevale celo veliko dvorano pariškega oceanološkega inštituta, med vojno pa je sovjetski mikrobiolog A. A. Egorova je svetleče bakterije uporabljala v prozaične namene – za osvetlitev laboratorija.

In lahko izvedete podoben poskus: surovo ribo ali meso postavite na toplo, počakajte teden ali dva in nato ponoči (z privetrne strani!) pridite gor in poglejte, kaj se zgodi - verjetno je, da živijo bakterije, ki živijo v njih. hranilni medij bo žarel z nezemeljsko svetlobo. Bakterije, predvsem iz rodov Photobacterium in Vibrio, ter večcelični planktonski organizmi (na sliki) žarijo v morju, vendar je glavni vir svetlobe eden največjih (do 3 mm!) in zapletenih enoceličnih organizmov - bičate alge noči svetloba.

Pri bakterijah so fosforni proteini razpršeni po celici, pri enoceličnih evkariontskih (s celičnim jedrom) organizmih se nahajajo v mehurčkih, obdanih z membrano v citoplazmi. Pri večceličnih živalih svetlobo običajno oddajajo posebne celice – fotociti, pogosto združeni v posebne organe – fotofore.

Fotociti koelenteratov in drugih primitivnih živali ter fotofori, ki delujejo zaradi simbiotskih fotobakterij, svetijo neprekinjeno ali nekaj sekund po mehanski ali kemični stimulaciji. Pri živalih z bolj ali manj razvitim živčnim sistemom nadzoruje delo fotocitov, jih vklopi in izklopi kot odziv na zunanje dražljaje ali ob spremembi notranjega okolja telesa.

Poleg znotrajceličnega je pri globokomorskih kozicah, hobotnicah, sipah in lignjih še sekretorna vrsta sijaja: mešanica produktov izločanja dveh različnih žlez se izloči iz plašča ali izpod lupine in se širi v voda kot bleščeč oblak, ki oslepi sovražnika.

Bioluminiscenca
Bioluminiscenca

Drug klasičen primer bioluminiscence je gniloba lesa. V njih ne žari samo drevo, ampak micelij navadne medene glive.

In v višjih glivah iz rodu Mycena, ki rastejo tudi na gnijočem drevesu, vendar v toplih regijah, kot sta Brazilija in Japonska, žarijo plodovi - kar običajno imenujemo gobe (čeprav so plesni, kvasovke in druge glive tudi gobe, le nižje). Ena od vrst tega rodu se imenuje M. lux-coeli, "micen - nebeška svetloba."

Bioluminiscenca
Bioluminiscenca

Najbolj presenetljiva uporaba bioluminiscence je ustvarjanje transgenih rastlin in živali. Prva miška z genom GFP, vstavljenim v kromosome, je bila ustvarjena leta 1998.

Žareči proteini so potrebni za izdelavo tehnik za vnašanje tujih genov v kromosome različnih organizmov: če sveti, pomeni, da metoda deluje, z njo lahko vnesete ciljni gen v genom. Prve svetleče ribe - transgena cebrica (Brachydanio rerio) in japonska riževa riba medaka (Orizias latipes) - sta prišli v prodajo leta 2003.

Žareče morje

Tisti, ki se ob njegovem sijaju posrečijo ponoči plavati v morju, si bodo ta očarljivi prizor zapomnili za vse življenje. Najpogosteje so vzrok za sijaj bičaste alge nočne luči (Noctiluca). V nekaterih letih se njihovo število tako poveča, da zažari celotno morje. Če nimate sreče in se ob nepravem času znajdete na obali toplega morja, poskusite v kozarec naliti morsko vodo in tam dodati malo sladkorja.

Noktilisti se bodo na to odzvali s povečanjem aktivnosti proteina luciferina. Pretresite vodo in občudujte modrikasti sijaj. In ko prenehate občudovati, se lahko spomnite, da gledate eno od nerešenih skrivnosti narave: pomanjkanje jasnosti evolucijskih mehanizmov nastanka sposobnosti žarenja v različnih taksonih je bilo ugotovljeno v ločenem poglavju " Izvor vrst" Darwina, in od takrat znanstveniki ne morejo metati tega vprašanja, je luč resnice.

Luminescenca bi se lahko razvila v organizmih, ki živijo v dobrih svetlobnih pogojih, na podlagi pigmentnih spojin, ki opravljajo funkcijo zaščite pred svetlobo.

Toda postopno kopičenje lastnosti - en foton na sekundo, dva, deset - tako pri njih kot pri njihovih nočnih in globokomorskih sorodnikih ni moglo vplivati na naravno selekcijo: tako šibkega sijaja ne občutijo niti najbolj občutljive oči, in videz že pripravljenih mehanizmov intenzivnega sijaja na goli lokaciji je videti tudi nemogoč. In tudi funkcije sijaja pri mnogih vrstah ostajajo nerazumljive.

Bioluminiscenca
Bioluminiscenca

Zakaj žarijo?

Žareče bakterijske kolonije in glive privabljajo žuželke, ki širijo klice, spore ali micelij. Žužkojede ličinke novozelandskega komarja Arachnocampa spletejo lovilno mrežo in jo z lastnim telesom osvetljujejo ter privabljajo žuželke.

Svetlobni bliski lahko prestrašijo plenilce pred meduzami, glavnikom in drugimi nemočnimi in nežnimi bitji. Z istim namenom svetijo korale in druge kolonialne živali, ki rastejo v plitvi vodi kot odziv na mehansko stimulacijo, utripati pa začnejo tudi njihovi sosedje, ki se jih ni nihče dotaknil. Globokomorske korale pretvorijo šibko kratkovalovno svetlobo, ki jih doseže, v sevanje z daljšo valovno dolžino, da bi simbiotskim algam, ki naseljujejo njihova tkiva, omogočile fotosintezo.

Bioluminiscenca
Bioluminiscenca

Ribiška palica z žarnico

Red morskih kozic (Lophiiformes) je najbolj raznolik (16 družin, več kot 70 rodov in več kot 225 vrst) in morda najbolj zanimiv med globokomorskimi ribami. (Mnogi poznajo morske ribiče ne iz učbenika zoologije, ampak iz risanke "Iskanje Nema").

Samice ribičev so plenilci z velikimi usti, močnimi zobmi in zelo raztegljivim želodcem. Včasih se na površini morja najdejo mrtve morske ribe, ki se zadušijo z ribami, ki so več kot dvakrat večje od njihove velikosti: plenilec je zaradi strukture zob ne more izpustiti. Prvi žarek hrbtne plavuti se spremeni v "ribiško palico" (illicium) s svetlečim "črvom" (eska) na koncu. Je žleza, napolnjena s sluzi, ki vsebuje bioluminiscenčne bakterije. Zaradi širjenja sten arterij, ki hranijo esku s krvjo, lahko ribe poljubno povzročijo luminiscenco bakterij, ki za to potrebujejo oskrbo s kisikom, ali pa jo ustavijo in zožijo žile.

Običajno se sijaj pojavi v obliki serije utripov, individualnih za vsako vrsto. Illicium pri vrsti Ceratias holboelli se lahko premika naprej in se umakne v poseben kanal na hrbtu. Ta ribič pri privabljanju plena postopoma premika svetlečo vabo v usta, dokler plen ne pogoltne. In Galatheathauma axeli ima vabo kar v ustih.

Lokacija fosforja in celo narava utripanja svetlečih lis lahko služijo za komunikacijo - na primer za privabljanje partnerja. In samice ameriške kresnice Photuris versicolor po parjenju začnejo "prebijati Morsejevo kodo" samic druge vrste in privabljajo svoje samce ne v ljubezenske, ampak v gastronomske namene.

Ob obali Japonske množične poroke praznujejo umitoharu (morske kresnice) - drobni, 1-2 mm dolgi, raki iz rodu Cypridina - in lignji Watasenia scintellans. Telesa vatazenije, dolga približno 10 cm, skupaj z lovkami, so posejana s fotofornimi biseri in osvetljujejo območje s premerom 25-30 cm - predstavljajte si, kako izgleda morje s celo jato teh lignjev!

Bioluminiscenca
Bioluminiscenca

Pri mnogih globokomorskih glavonožcih je telo naslikano z vzorcem raznobarvnih svetlobnih lis, fotofori pa so zelo zapleteni, kot reflektor, ki z reflektorji in lečami (včasih dvojnimi in barvnimi) sveti le v pravo smer.

Številne globokomorske planktonske kozice imajo sposobnost žarenja. Na okončinah, ob straneh in na trebušni strani telesa imajo do 150 fotofor, včasih pokritih z lečami. Lokacija in število fotofor za vsako vrsto je strogo konstantna in v temi oceanskih globin pomaga samcem najti samice in vsem skupaj - zbrati v jate.

Priporočena: