Biolumineszcencia

A biolumineszcencia az élőlények azon képessége, hogy fényt termelnek. Ez gyakran szimbiózis révén történik. Ennek során a nagyobb szervezet - gyakran egy speciális szervben - olyan mikroorganizmusokat tartalmaz, amelyek a fényt előállítják. Az eukarióta őslények speciális szervezettel rendelkeznek, és egyes baktériumok is fényt termelnek. A biolumineszcencia kémiai folyamatok eredménye, ahol a keletkező energia látható fény formájában szabadul fel. A biolumineszcencia az evolúció során többször is megjelent.

Az ATP (adenozin-trifoszfát), a biológiai energiaforrás, a luciferin enzim segítségével reagál a luciferinnel, és egy köztes komplexet hoz létre. Ez a komplex oxigénnel egyesülve egy erősen kemilumineszcens (fényesen világító) vegyületet hoz létre.

A Gamma-proteobaktériumok fénytermelésben betöltött szerepét részletesen tárgyalják a referenciamunkák. A fénytermelő képesség a normál anyagcsere kiterjesztése: minden kémiai reakcióban keletkezik néhány foton. Látható fény akkor keletkezik, amikor a fotontermelés megnő. A baktériumok esetében a reakció eredeti funkciója valószínűleg a felesleges oxigén méregtelenítése volt.

Repülő és izzó Photinus pyralis, szentjánosbogár.Zoom
Repülő és izzó Photinus pyralis, szentjánosbogár.

Omphalotus nidiformis

Zoom

Példa egy biolumineszcens gombafajra...

Zoom

...lekapcsolt lámpák mellett is világít.

Az óceánok

A biolumineszcencia elsősorban tengeri jelenség.

"A Föld lakható térfogatának legnagyobb részében, a mély óceánban ez a domináns fényforrás. Ezzel szemben a biolumineszcencia (néhány kivételtől eltekintve) lényegében hiányzik az édesvízből, még a Bajkál-tóból is".

A biolumineszcencia a tengerben minden szinten megtalálható: planktonikus, nyílt tengeri és fenéklakó szervezetek. Egyes planktonikus csoportok, például a dinoflagellák és a ctenophorák (fésűs kocsonyák) a legtöbb fajban használják. A legtöbb mélytengeri tengeri élőlény valamilyen formában használja a biolumineszcenciát. Általában a tengeri fénykibocsátás a kék és zöld fényspektrumba tartozik, azokba a hullámhosszakba, amelyek a legkönnyebben átjutnak a tengervízen.

A biolumineszcencia funkciói

A listát lásd a Biolum weboldalán.

Ellenfényes álcázás

Egyes tintahalfajoknál a bakteriális biolumineszcenciát használják ellenvilágításként, hogy az állat megfeleljen az alulról látható környezeti fénynek. Ezekben az állatokban a fényszervek szabályozzák e megvilágítás kontrasztját az optimális illeszkedés érdekében. Ezek a fényszervek általában elkülönülnek a biolumineszcens baktériumokat tartalmazó szövettől.

Vonzás

A biolumineszcenciát számos mélytengeri hal, például az ördöghal csaliként használja a préda odavonzására. A hal fején lógó csali a kisebb állatokat vonzza hozzá a hatótávolságon belül. Egyes halak azonban nem biolumineszcens csalit használnak.

A süticápa biolumineszcenciát használ álcázásra, de egy kis folt a hasa alatt sötét marad, és az alatta úszó nagy ragadozóhalak, például a tonhal és a makréla számára kis halnak tűnik. Amikor ezek a halak megpróbálják elfogyasztani a "kis halat", a cápa megharapja őket, és kis, kör alakú, "süteményvágó" alakú húsdarabokat váj ki a gazdatestből.

A Dinoflagelláták érdekes csavart alkalmaznak erre a mechanizmusra. Amikor a plankton ragadozóját a vízben lévő mozgáson keresztül érzékelik, a dinoflagellata lumineszkál. Ez viszont még nagyobb ragadozókat vonz, amelyek felfalják a dinoflagellát leendő ragadozóját.

A biolumineszcencia fontos funkciója a társak vonzása. Ezt láthatjuk a szentjánosbogaraknál, amelyek a párzási időszakban a hasuk időszakos villogásával vonzzák a párjukat. A tengeri környezetben ez eddig csak bizonyos kis ostracoda rákoknál volt jól dokumentálva, de lehet, hogy elég gyakori.

Taszítás

Bizonyos tintahalak és kis rákfélék biolumineszcenciát használnak, ahogyan sok tintahal is tintát használ. A lumineszcens felhőt bocsátanak ki, amely összezavarja vagy elriasztja a potenciális ragadozót, miközben a tintahal vagy rákféle biztonságba menekül. Minden szentjánosbogárfaj lárvái világítanak, hogy elriasszák a ragadozókat.

A Lampyris noctiluca, a közönséges izzóféreg nősténye.Zoom
A Lampyris noctiluca, a közönséges izzóféreg nősténye.

Szentjánosbogár lárvaZoom
Szentjánosbogár lárva

Biotechnológia

A biolumineszcens szervezetek számos kutatási terület célpontjai. A luciferáz rendszereket széles körben használják a géntechnológia területén. Az orvosbiológiai kutatásban is használják őket, hogy egyes sejteket látható jelöléssel lássanak el. A luciferint hozzá lehet adni a molekulákhoz és sejtekhez, hogy mikroszkóp alatt láthatóvá tegyék őket. "Ez a piac jelenleg mintegy 20 milliárd fontot ér. Ha bemegy egy kórházba, és olyan vérvizsgálatot végez, amely vírusfehérjéket, rákfehérjéket, hormonokat, vitaminokat, bakteriális fehérjéket, gyógyszereket mér, szinte biztosan ezt a technikát fogja használni".

A fotofórák, a biolumineszcens szervezetek fényt termelő szerveinek szerkezetét ipari tervezők vizsgálják.

A biolumineszcens antarktiszi krill művészi ábrázolásaZoom
A biolumineszcens antarktiszi krill művészi ábrázolása

Biolumineszcens szervezetek

Ez azoknak az élőlényeknek a listája, amelyek látható biolumineszcenciával rendelkeznek:

Szárazföldi szervezetek

Állatok:

  • Ízeltlábúak
  • szárazföldi puhatestű (trópusi szárazföldi csiga)
    • Quantula striata
  • Annelidák
  • Gombák - Összesen 71 faj biolumineszkál, köztük az Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus fajok.
    • Gomba (lásd Foxfire)
      • Jack O'Lantern gomba (Omphalotus olearius)
      • szellemgomba (Omphalotus nidiformis)
      • Mézgomba
      • Panellus stipticus

Halak

  • Anglerfish
  • Cookie-cutter cápa
  • Zseblámpás hal
  • Gulper angolna
  • Lanternfish
  • Tengeri keltetőhal
  • Tengerészgyalogos hal
  • Pineconefish
  • Viperahal

Fireflies

Nevük ellenére a szentjánosbogarak valójában bogarak, amelyek a luciferin nevű kémiai vegyületet tartalmazó enzimatikus reakciót használják a jellegzetes zöldes villogó fény előállításához. Amellett, hogy valószínűleg a ragadozókat figyelmeztetik mérgező hatásukra, úgy gondolják, hogy a villogó hasuk fő célja a párzás vonzása.

Tengeri gerinctelenek

Mikroorganizmusok

  • Dinoflagellák (pl. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
  • Vibrionaceae (pl. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
  • A Shewanellaceae tengeri baktériumcsalád tagjai, a Shewanella hanedai és a Shewanella woodyi biolumineszcensek.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a biolumineszcencia?


V: A biolumineszcencia az élőlények által termelt fény.

K: Hogyan működik a biolumineszcencia?


V: A biolumineszcencia kémiai folyamatokon keresztül működik, ahol a termelt energia látható fény formájában szabadul fel.

K: Milyen élőlények termelnek biolumineszcens fényt?


V: Az eukarióta őslények speciális organellumokkal rendelkeznek, amelyek biolumineszcens fényt termelnek, és egyes baktériumok is termelnek ilyen fényt.

K: Honnan származik a biolumineszcens fény előállításának képessége?


V: A biolumineszcens fény előállításának képessége a normál anyagcsere kiterjesztése; minden kémiai reakció természetes módon termel néhány fotont, és amikor a fotontermelés megnő, látható fényt lehet látni.

K: Mi volt a biolumineszcens fény előállításának eredeti funkciója a baktériumokban?


V: A baktériumokban a biolumineszcens fény előállításának eredeti funkciója valószínűleg a túlzott oxigén méregtelenítése volt.

K: Mi a luciferin és a luciferáz?


V: A luciferin és a luciferáz az ATP (adenozin-trifoszfát) és az oxigén közötti reakcióban részt vevő összetevők, amelyek egy erősen kemilumineszcens (fényesen világító) vegyületet hoznak létre.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3