Bioluminiscence

Bioluminiscence ir dzīvo organismu spēja radīt gaismu. Bieži vien tas notiek simbiozes ceļā. Šajā gadījumā lielākā organismā, bieži vien īpašā orgānā, ir mikroorganismi, kas rada gaismu. Eikarijotiem protistiem ir īpašas organellas, un arī dažas baktērijas rada gaismu. Bioluminiscence ir ķīmisku procesu rezultāts, kur saražotā enerģija izdalās kā redzama gaisma. Bioluminiscence evolūcijas gaitā ir parādījusies vairākas reizes.

ATP (adenozīna trifosfāts), bioloģiskais enerģijas avots, ar luciferīna fermenta luciferāzes palīdzību reaģē ar luciferīnu, veidojot starpposma kompleksu. Šis komplekss savienojas ar skābekli, veidojot ļoti ķīmiski luminiscējošu (spilgti mirdzošu) savienojumu.

Gamma proteobaktēriju loma gaismas radīšanā ir sīki aplūkota atsauces darbos. Spēja ražot gaismu ir normālas vielmaiņas paplašinājums: visas ķīmiskās reakcijas rada dažus fotonus. Redzamā gaisma rodas, kad fotonu ražošana palielinās. Baktēriju gadījumā reakcijas sākotnējā funkcija, iespējams, bija detoksikēt lieko skābekli.

Lidojošā un mirdzošā Photinus pyralis, ugunspuķe.Zoom
Lidojošā un mirdzošā Photinus pyralis, ugunspuķe.

Omphalotus nidiformis

Zoom

Biolaminiscējošas sēņu sugas piemērs...

Zoom

...spīd ar izslēgtu apgaismojumu.

Okeāni

Bioluminiscence galvenokārt ir jūras fenomens.

"Tas ir dominējošais gaismas avots lielākajā Zemes apdzīvojamā apjoma daļā - dziļajā okeānā. Turpretī saldūdenī (ar dažiem izņēmumiem) bioluminiscences būtībā nav (pat Baikāla ezerā)".

Bioluminiscence jūrā ir sastopama visos līmeņos: planktona, pelaģiskajos un bentosa organismos. Dažas planktona grupas, piemēram, dinoflagelāti un ctinoforas (ķemmveida želejas), to izmanto lielākajā daļā sugu. Lielākā daļa dziļūdens jūras organismu vienā vai otrā veidā izmanto bioluminiscenci. Parasti jūras gaismas emisija pieder zilajam un zaļajam gaismas spektram, proti, viļņu garumiem, kas visvieglāk izplatās caur jūras ūdeni.

Bioluminiscences funkcijas

Sarakstu skatīt Biolum tīmekļa vietnē.

Pretgaismas kamuflāža

Dažām kalmāru sugām bakteriālā bioluminiscence tiek izmantota pretgaismojumam, lai dzīvnieks atbilstu vides gaismai, kas redzama no apakšas. Šiem dzīvniekiem gaismas orgāni kontrolē šī apgaismojuma kontrastu, lai radītu optiski atbilstošu izgaismojumu. Parasti šie gaismas orgāni ir atdalīti no audiem, kas satur bioluminiscējošās baktērijas.

Pievilkšana

Bioluminiscenci kā lamatas, lai piesaistītu upuri, izmanto vairākas dziļūdens zivis, piemēram, jūrasvelns. Uz zivs galvas uzkarināts luminiscējošais māneklis piesaista nelielus dzīvniekus, kas atrodas tuvāk par to. Tomēr dažas zivis izmanto nebioluminiscējošu ēsmu.

Kukaiņhaizivs izmanto bioluminiscenci, lai maskētos, bet neliels plankums zem tās vēdera paliek tumšs un zem tās peldošajām lielajām plēsīgajām zivīm, piemēram, tunzivīm un makrelēm, izskatās kā maza zivtiņa. Kad šīs zivis mēģina apēst "mazo zivtiņu", haizivs tās sakoda, un tās izgrauž no saviem saimniekiem mazus apaļus "cepumu griezēja" formas gaļas gabaliņus.

Dinoflagelātiem šis mehānisms ir interesants pavērsiens. Kad planktona plēsējs jūt kustību ūdenī, dinoflagelāts sāk luminiscēt. Tas savukārt piesaista vēl lielākus plēsējus, kas apēd dinoflagelāta potenciālo plēsēju.

Biolaminācijai ir svarīga funkcija piesaistīt partnerus. To var novērot pie ugunsputniņām, kuras pārošanās sezonā izmanto periodisku mirgošanu vēderā, lai piesaistītu partnerus. Jūras vidē tas ir labi dokumentēts tikai dažiem maziem vēžveidīgajiem, bet, iespējams, tas ir diezgan izplatīts.

Atgrūšana

Daži kalmāri un mazie vēžveidīgie izmanto bioluminiscenci, tāpat kā daudzi kalmāri izmanto tinti. Luminiscences mākonis tiek izkliedēts, mulsinot vai atbaidot potenciālo plēsēju, kamēr kalmārs vai vēžveidīgais aizbēg uz drošu vietu. Katrai ugunspārņu sugai ir kāpuri, kas spīd, lai atbaidītu plēsējus.

Lampyris noctiluca , parastā spīdekļa, mātīte.Zoom
Lampyris noctiluca , parastā spīdekļa, mātīte.

Sārtgalvītes kāpursZoom
Sārtgalvītes kāpurs

Biotehnoloģija

Bioluminiscējoši organismi ir mērķis daudzās pētniecības jomās. Luciferāzes sistēmas plaši izmanto gēnu inženierijas jomā. Tās tiek izmantotas arī biomedicīnas pētījumos, lai dažām šūnām piešķirtu redzamus marķējumus. Luciferīnu var pievienot molekulām un šūnām, lai padarītu tās redzamas mikroskopā. "Šā tirgus vērtība šobrīd ir aptuveni 20 miljardi sterliņu mārciņu. Ja jūs ieejat slimnīcā un veicat asins analīzes, kurās nosaka vīrusu olbaltumvielas, vēža olbaltumvielas, hormonus, vitamīnus, baktēriju olbaltumvielas, zāles, tad gandrīz noteikti tiks izmantota šī metode."

Rūpnieciskie dizaineri pēta fotoforu - bioluminiscējošo organismu gaismas ražošanas orgānu - struktūru.

Bioluminiscējoša Antarktīdas krila mākslinieciskais atveidojumsZoom
Bioluminiscējoša Antarktīdas krila mākslinieciskais atveidojums

Bioluminiscējoši organismi

Šis ir to organismu saraksts, kuriem ir redzama bioluminiscence:

Sauszemes organismi

Dzīvnieki:

  • Artropodi
  • sauszemes gliemezis (tropu sauszemes gliemezis).
    • Quantula striata
  • Annelidi
  • Sēnes - 71 suga ir bioluminiscējošas, tostarp Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus sugas.
    • Sēnes (skatīt Foxfire)
      • Jack O'Lantern sēne (Omphalotus olearius)
      • spoku sēne (Omphalotus nidiformis)
      • Medus sēnes
      • Panellus stipticus

Zivis

  • Anglerfish
  • Cookie-cutter haizivs
  • Zibspuldzes zivis
  • Gulper zuši
  • Lanternfish
  • Jūras helikopterzivs
  • Zemessardze zivis
  • Pineconefish
  • Viperfish

Fireflies

Neraugoties uz to nosaukumu, ugunskrupji patiesībā ir vaboles, kas izmanto fermentu reakciju, kurā iesaistīts ķīmisks savienojums, ko sauc par luciferīnu, lai radītu tām raksturīgo zaļgani mirgojošu gaismu. Tiek uzskatīts, ka mirgojošā vēdera galvenais mērķis ir ne tikai brīdināt plēsējus par to toksiskumu, bet arī piesaistīt pāridarītājus.

Jūras bezmugurkaulnieki

Mikroorganismi

  • Dinoflagelāti (piemēram, Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
  • Vibrionaceae (piemēram, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
  • Jūras baktēriju dzimtas Shewanellaceae pārstāvji Shewanella hanedai un Shewanella woodyi ir bioluminiscējošas.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2022 - License CC3