Sadržaj:

Zagonetke prirode: Bioluminiscencija
Zagonetke prirode: Bioluminiscencija

Video: Zagonetke prirode: Bioluminiscencija

Video: Zagonetke prirode: Bioluminiscencija
Video: Zaštitite mlade i odrasle biljke od gljivičnih oboljenja - imate to u kuhinji 2024, Marš
Anonim

Bioluminiscencija je sposobnost živih organizama da svijetle vlastitim proteinima ili uz pomoć simbiotskih bakterija.

Danas je poznato oko 800 vrsta svijetlećih živih bića. Većina njih živi u moru. To su bakterije, jednoćelijske flagelatne alge, radiolarije, gljive, planktonski i vezani koelenterati, sifonofori, morsko perje, ctenofori, bodljikaši, crvi, mekušci, rakovi, ribe.

Neke od najsjajnijih životinja su pirosomi (vatrene bube). Među slatkovodnim bioluminiscentnim vrstama poznati su novozelandski puževi mekušaci Latia neritoides i brojne bakterije. Među kopnenim organizmima sijaju određene vrste gljiva, glista, puževa, stonoga i insekata.

Na nivou mikrokosmosa, vrlo slab sjaj, koji možemo registrirati samo uz pomoć visoko osjetljivih fotometara, nuspojava je neutralizacije reaktivnih kisikovih vrsta enzimima, koji su neophodni, ali toksični za stanice, koje su sudionice u proces oksidacije glukoze. Oni također opskrbljuju energiju potrebnu za hemiluminiscenciju raznim fosfornim proteinima.

Bioluminiscencija
Bioluminiscencija

Jednu od prvih bakterijskih lampi - bocu s kulturom svijetlećih bakterija - zabavljao je prije više od sto godina holandski botaničar i mikrobiolog Martin Beijerinck. Godine 1935. takve lampe su čak osvjetljavale i veliku dvoranu Pariškog oceanološkog instituta, a tokom rata sovjetski mikrobiolog A. A. Egorova je koristila svjetleće bakterije u prozaične svrhe - za osvjetljavanje laboratorija.

I možete izvesti sličan eksperiment: stavite sirovu ribu ili meso na toplo mjesto, pričekajte tjedan ili dvije, a zatim se pojavite noću (sa vjetrovite strane!) i vidite šta će se dogoditi - vjerovatno je da se bakterije nastanjuju. hranljivi medij će sijati sa onostranom svetlošću. Bakterije, uglavnom iz rodova Photobacterium i Vibrio, i višećelijski planktonski organizmi (na slici) sijaju u moru, ali glavni izvor svjetlosti je jedan od najvećih (do 3 mm!) i složenih jednoćelijskih organizama - bičaste alge noći svjetlo.

U bakterijama su fosforni proteini rasuti po ćeliji; kod jednoćelijskih eukariotskih (sa ćelijskim jezgrom) organizmima nalaze se u vezikulama okruženim membranom u citoplazmi. Kod višećelijskih životinja svjetlost obično emituju posebne ćelije - fotociti, često grupirani u posebne organe - fotofore.

Fotociti koelenterata i drugih primitivnih životinja, kao i fotofori koji rade zahvaljujući simbiotskim fotobakterijama, svijetle neprekidno ili nekoliko sekundi nakon mehaničke ili kemijske stimulacije. Kod životinja sa više ili manje razvijenim nervnim sistemom kontroliše rad fotocita, pali i isključuje ih kao odgovor na spoljašnje podražaje ili kada se promeni unutrašnja sredina tela.

Pored intracelularnog, kod dubokomorskih škampa, hobotnica, sipa i lignji postoji sekretorni tip sjaja: mješavina produkata lučenja dvije različite žlijezde izbacuje se iz plašta ili ispod ljuske i širi se u voda poput sjajnog oblaka, zasljepljujući neprijatelja.

Bioluminiscencija
Bioluminiscencija

Još jedan klasičan primjer bioluminiscencije je trulež drveta. U njima ne svijetli samo drvo, već micelij obične medonosne gljive.

I u višim gljivama iz roda Mycena, koje takođe rastu na trulom drvetu, ali u toplim krajevima poput Brazila i Japana, plodišta blistaju - ono što se obično naziva pečurkama (iako su plijesni, kvasci i druge gljive također gljive, samo niže). Jedna od vrsta ovog roda zove se M. lux-coeli, "mycene - nebeska svjetlost".

Bioluminiscencija
Bioluminiscencija

Najupečatljivija primjena bioluminiscencije je stvaranje transgenih biljaka i životinja. Prvi miš sa GFP genom umetnutim u hromozome stvoren je 1998. godine.

Svjetleći proteini su potrebni za razradu tehnika za uvođenje stranih gena u hromozome različitih organizama: ako svijetli, znači da metoda radi, možete je koristiti za uvođenje ciljnog gena u genom. Prve svjetleće ribe - transgena zebra (Brachydanio rerio) i japanska riba od riže medaka (Orizias latipes) - izašle su u prodaju 2003. godine.

Užareno more

Oni koji budu imali sreće da se noću kupaju u moru tokom njegovog sjaja pamtit će ovaj očaravajući prizor cijeli život. Uzročnik sjaja najčešće su flagelatne alge noćnog svjetla (Noctiluca). U nekim godinama njihov broj se toliko poveća da cijelo more zablista. Ako nemate sreće i nađete se na obalama toplih mora u pogrešno vrijeme, pokušajte sipati morsku vodu u teglu i tamo dodati malo šećera.

Noktilisti će na to reagirati povećanjem aktivnosti proteina luciferina. Protresite vodu i divite se plavičastom sjaju. A kada prestanete da se divite, možete se sjetiti da gledate u jednu od neriješenih misterija prirode: nedostatak jasnoće evolucijskih mehanizama nastanka sposobnosti sjaja u različitim svojtama zabilježen je u posebnom poglavlju " Porijeklo vrsta" od Darwina, i od tada naučnici nisu bili u mogućnosti da bace na ovo pitanje je svjetlo istine.

Luminescencija se mogla razviti u organizmima koji žive u uslovima dobrog osvetljenja, na osnovu pigmentnih spojeva koji imaju funkciju zaštite od svetlosti.

Ali postepeno nakupljanje osobine - jedan foton u sekundi, dva, deset - i za njih i za njihove noćne i dubokomorske rođake nije moglo utjecati na prirodnu selekciju: tako slab sjaj ne osjećaju ni najosjetljivije oči, a Nemogućim izgleda i pojava gotovih mehanizama intenzivnog sjaja na goloj lokaciji. Čak i funkcije sjaja kod mnogih vrsta ostaju neshvatljive.

Bioluminiscencija
Bioluminiscencija

Zašto sijaju?

Sjajne kolonije bakterija i gljivice privlače insekte koji šire klice, spore ili micelij. Insektivorne larve novozelandskog komaraca Arachnocampa pletu mrežu za hvatanje i osvjetljavaju je vlastitim tijelom, privlačeći insekte.

Bljeskovi svjetlosti mogu uplašiti grabežljivce od meduza, želea od češlja i drugih bespomoćnih i nježnih stvorenja. U istu svrhu, koralji i druge kolonijalne životinje koje rastu u plitkoj vodi sijaju kao odgovor na mehaničku stimulaciju, a njihovi susjedi, koje nitko nije dirao, također počinju da trepere. Dubokomorski koralji pretvaraju slabu svjetlost kratke talasne dužine koja dopire do njih u zračenje veće talasne dužine, verovatno da bi simbiotskim algama koje naseljavaju njihova tkiva omogućile fotosintezu.

Bioluminiscencija
Bioluminiscencija

Štap za pecanje sa sijalicom

Red morskih ugla (Lophiiformes) je najraznovrsniji (16 porodica, preko 70 rodova i preko 225 vrsta) i, možda, najzanimljiviji od dubokomorskih riba. (Mnogi su upoznati s morskim ribolovcima ne iz udžbenika zoologije, već iz crtanog filma "U potrazi za Nemom").

Ženke pecaroša su grabežljivci s velikim ustima, snažnim zubima i stomakom koji se može rastegnuti. Ponekad se na površini mora nađe mrtva udilica koja se guši ribom koja je dvostruko veća od njene veličine: grabežljivac je ne može osloboditi zbog strukture zuba. Prva zraka leđne peraje transformisana je u "štap za pecanje" (illicium) sa svetlećim "crvom" (eska) na kraju. To je žlijezda puna sluzi koja sadrži bioluminiscentne bakterije. Zbog širenja stijenki arterija koje hrane esku krvlju, riba može proizvoljno izazvati luminescenciju bakterija kojima je za to potrebna opskrba kisikom ili je zaustaviti, sužavajući žile.

Obično se sjaj javlja u obliku serije bljeskova, individualnih za svaku vrstu. Illicium kod vrste Ceratias holboelli je u stanju da se kreće naprijed i uvlači u poseban kanal na leđima. Mameći plijen, ovaj ribolovac postupno pomiče svijetleći mamac u usta sve dok ne proguta plijen. A Galatheathauma axeli ima mamac pravo u ustima.

Lokacija fosfora, pa čak i priroda treptanja užarenih tačaka mogu poslužiti za komunikaciju - na primjer, za privlačenje partnera. A ženke američke krijesnice Photuris versicolor, nakon parenja, počinju "otbijati Morzeov kod" ženki druge vrste, privlačeći svoje mužjake ne u ljubavne, već u gastronomske svrhe.

Uz obalu Japana, masovna vjenčanja slave umitoharu (morske krijesnice) - sićušni, 1-2 mm dugi, rakovi iz roda Cypridina - i lignja Watasenia scintellans. Tijela vatazenije dugačka oko 10 cm, zajedno s pipcima, prošarana su fotoforskim perlama i osvjetljavaju područje promjera 25-30 cm - zamislite kako izgleda more s cijelom jatom ovih lignji!

Bioluminiscencija
Bioluminiscencija

Kod mnogih dubokomorskih glavonožaca tijelo je obojeno šarom raznobojnih svjetlosnih mrlja, a fotofori su vrlo složeni, poput reflektora koji sija samo u pravom smjeru s reflektorima i lećama (ponekad dvostrukim i obojenim).

Mnogi dubokomorski planktonski račići imaju sposobnost sjaja. Na udovima, uz bokove i na trbušnoj strani tijela imaju do 150 fotofora, ponekad prekrivenih sočivima. Lokacija i broj fotofora za svaku vrstu je striktno konstantan i u tami okeanskih dubina pomaže mužjacima da pronađu ženke i svi zajedno - da se okupe u jata.

Preporučuje se: