Doğanın Bilmeceleri: Biyolüminesans

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Biyolüminesans, canlı organizmaların kendi proteinleriyle veya simbiyotik bakterilerin yardımıyla parlama yeteneğidir.

Günümüzde yaklaşık 800 kadar ışık saçan canlı türü bilinmektedir. Çoğu denizde yaşıyor. Bunlar bakteri, tek hücreli kamçılı algler, radyolaryalılar, mantarlar, planktonik ve bağlı koelenteratlar, sifonoforlar, deniz tüyleri, ktenoforlar, derisidikenliler, solucanlar, yumuşakçalar, kabuklular, balıklardır.

En parlak parlayan hayvanlardan bazıları pirozomlardır (ateş böcekleri). Tatlı su biyolüminesan türleri arasında Yeni Zelanda gastropod yumuşakçası Latia neritoides ve bir dizi bakteri bilinmektedir. Karasal organizmalar arasında bazı mantar türleri, solucanlar, salyangozlar, kırkayaklar ve böcekler parlar.

Mikrokozmos düzeyinde, ancak son derece hassas fotometrelerin yardımıyla kaydedebildiğimiz çok zayıf bir parıltı, reaktif oksijen türlerinin gerekli olan ancak hücreler için toksik olan enzimler tarafından nötralizasyonunun bir yan etkisidir. glikoz oksidasyon süreci. Ayrıca çeşitli fosfor proteinlerine kemilüminesans için gerekli enerjiyi sağlarlar.

İlk bakteriyel lambalardan biri - ışıklı bakteri kültürüne sahip bir şişe - yüz yıldan fazla bir süre önce Hollandalı botanikçi ve mikrobiyolog Martin Beijerinck tarafından ağırlandı. 1935'te, bu tür lambalar Paris Oşinoloji Enstitüsü'nün büyük salonunu bile aydınlattı ve savaş sırasında Sovyet mikrobiyolog A. A. Egorova, laboratuvarı aydınlatmak için parlak bakterileri sıradan amaçlar için kullandı.

Ve benzer bir deney yapabilirsiniz: çiğ balık veya eti ılık bir yere koyun, bir veya iki hafta bekleyin ve sonra gece (rüzgar tarafından!) besin ortamı başka bir dünyaya ait bir ışıkla parlayacak. Esas olarak Photobacterium ve Vibrio cinsinden bakteriler ve çok hücreli planktonik organizmalar (resimde) denizde parlıyor, ancak ana ışık kaynağı en büyük (3 mm'ye kadar!) Ve karmaşık tek hücreli organizmalardan biri - gecenin kamçılı algleri ışık.

Bakterilerde, fosfor proteinleri hücrenin her tarafına dağılmıştır; tek hücreli ökaryotik (hücre çekirdeği olan) organizmalarda, sitoplazmada bir zarla çevrili veziküllerde bulunurlar. Çok hücreli hayvanlarda, ışık genellikle özel hücreler - fotositler, genellikle özel organlar halinde gruplandırılmış - fotoforlar tarafından yayılır.

Sölenteratların ve diğer ilkel hayvanların fotositleri ve ayrıca simbiyotik fotobakteriler nedeniyle çalışan fotoforlar, mekanik veya kimyasal stimülasyondan sonra sürekli veya birkaç saniye boyunca parlar. Az ya da çok gelişmiş bir sinir sistemine sahip hayvanlarda, fotositlerin çalışmasını kontrol eder, dış uyaranlara tepki olarak veya vücudun iç ortamı değiştiğinde onları açıp kapatır.

Hücre içi olana ek olarak, derin deniz karideslerinde, ahtapotlarda, mürekkep balıklarında ve kalamarda, salgı tipi bir parıltı vardır: iki farklı bezin salgı ürünlerinin bir karışımı mantodan veya kabuğun altından dışarı atılır ve yayılır. parlayan bir bulut gibi su, düşmanı kör eder.

Biyolüminesansın bir başka klasik örneği ahşap çürüklüğüdür. İçlerinde parlayan ağacın kendisi değil, sıradan bal mantarının miselyumudur.

Ve Mycena cinsinin daha yüksek mantarlarında, ayrıca çürüyen bir ağaçta yetişir, ancak Brezilya ve Japonya gibi sıcak bölgelerde, meyve veren vücutlar parlar - genellikle mantar olarak adlandırılanlar (küfler, mayalar ve diğer mantarlar da mantar olsa da, sadece düşük olanlar)). Bu cinsin türlerinden birine M. lux-coeli, "mycene - göksel ışık" denir.

Biyolüminesansın en çarpıcı uygulaması, transgenik bitki ve hayvanların yaratılmasıdır. GFP geninin kromozomlara eklendiği ilk fare 1998'de yaratıldı.

Çeşitli organizmaların kromozomlarına yabancı genleri sokma tekniklerini geliştirmek için parlayan proteinlere ihtiyaç vardır: parlıyorsa, yöntemin işe yaradığı anlamına gelir, onu genoma bir hedef geni sokmak için kullanabilirsiniz. İlk parlak balık - transgenik zebra balığı (Brachydanio rerio) ve Japon medaka pirinç balığı (Orizias latipes) - 2003 yılında satışa çıktı.

parlayan deniz

Geceleri denizin parıltısında yüzebilecek kadar şanslı olanlar, bu büyüleyici manzarayı bir ömür boyu hatırlayacaktır. Çoğu zaman, parıltının nedeni gece lambasının (Noctiluca) kamçılı algleridir. Bazı yıllarda sayıları o kadar artar ki bütün deniz parlar. Şanssızsanız ve kendinizi yanlış zamanda ılık denizlerin kıyılarında bulursanız, deniz suyunu bir kavanoza dökmeyi deneyin ve oraya biraz şeker ekleyin.

Noktilistler buna lusiferin proteininin aktivitesini artırarak tepki vereceklerdir. Suyu sallayın ve mavimsi parıltıya hayran kalın. Ve hayran kalmayı bıraktığınızda, doğanın çözülmemiş gizemlerinden birine baktığınızı hatırlayabilirsiniz: Çeşitli taksonlarda parlama yeteneğinin ortaya çıkmasının evrimsel mekanizmalarının net olmaması, ayrı bir bölümde belirtilmiştir. Türlerin Kökeni Darwin'in yazdığı ve o zamandan beri bilim adamlarının bu soruya dökemedikleri gerçeğin ışığıdır.

Işık koruma işlevi gören pigment bileşiklerine dayalı olarak, iyi ışık koşullarında yaşayan organizmalarda lüminesans gelişebilirdi.

Ancak, hem onlar hem de gece ve derin deniz akrabaları için bir özelliğin kademeli olarak birikmesi - saniyede bir foton, iki, on - doğal seçilimi etkileyemez: böyle zayıf bir parıltı en hassas gözler tarafından bile hissedilmez ve Çıplak konumda yoğun parıltılı hazır mekanizmaların ortaya çıkması da imkansız görünüyor. Ve birçok türdeki parıltının işlevleri bile anlaşılmaz kalır.

Neden parlıyorlar?

Parlayan bakteri kolonileri ve mantarlar, mikropları, sporları veya miselyumu yayan böcekleri çeker. Yeni Zelanda sivrisinek Arachnocampa'nın böcek öldürücü larvaları, bir tuzak ağı örer ve kendi vücutlarıyla aydınlatarak böcekleri çeker.

Işık parlamaları, avcıları denizanasından, petek jölesinden ve diğer çaresiz ve nazik yaratıklardan korkutup kaçırabilir. Aynı amaçla sığ sularda büyüyen mercanlar ve diğer koloni hayvanları mekanik uyarılara tepki olarak parlar ve kimsenin dokunmadığı komşuları da titremeye başlar. Derin deniz mercanları, kendilerine ulaşan kısa dalga boylu zayıf ışığı, muhtemelen dokularında yaşayan simbiyotik alglerin fotosentez yapmasına izin vermek için daha uzun bir dalga boyuna sahip radyasyona dönüştürür.

Ampul ile olta

Fener balığı (Lophiiformes) takımı en çeşitli (16 aile, 70'ten fazla cins ve 225'den fazla tür) ve belki de derin deniz balıklarının en ilginçidir. (Birçoğu deniz balıkçılarına zooloji ders kitabından değil, "Finding Nemo" karikatüründen aşinadır).

Angler dişileri, büyük ağızları, güçlü dişleri ve oldukça şişkin bir midesi olan yırtıcı hayvanlardır. Bazen deniz yüzeyinde ölü fener balıkları bulunur, boyutlarının iki katından fazla balıkları boğar: yırtıcı, dişlerinin yapısı nedeniyle onu serbest bırakamaz. Sırt yüzgecinin ilk ışını, sonunda parlak bir "solucan" (eska) bulunan bir "olta"ya (illisium) dönüştürülür. Biyolüminesan bakteri içeren mukusla dolu bir bezdir. Escu'yu kanla besleyen arterlerin duvarlarının genişlemesi nedeniyle, balıklar keyfi olarak bunun için oksijen kaynağına ihtiyaç duyan bakterilerin ışıldamasına neden olabilir veya damarları daraltarak durdurabilir.

Genellikle parlama, her tür için ayrı ayrı bir dizi flaş şeklinde meydana gelir. Ceratias holboelli türündeki Illicium ileri hareket edebilir ve arkadaki özel bir kanala geri çekilebilir. Avı çeken bu balıkçı, avını yutana kadar ışıklı yemi yavaş yavaş ağzına götürür. Ve Galatheathauma axeli'nin yemi ağzında.

Fosforların konumu ve hatta parlayan noktaların yanıp sönmesinin doğası bile iletişime hizmet edebilir - örneğin, bir partneri çekmek için. Ve Amerikan ateş böceği Photuris versicolor'un dişileri, çiftleştikten sonra, erkeklerini aşk için değil, gastronomik amaçlar için çekerek başka bir türün dişilerinin "Mors kodunu yenmeye" başlar.

Japonya kıyılarında, toplu düğünler umitoharu (deniz ateşböcekleri) - 1-2 mm uzunluğunda, Cypridina cinsi kabuklular - ve kalamar Watasenia scintellans tarafından kutlanır. Tentacles ile birlikte yaklaşık 10 cm uzunluğundaki Vatazenia gövdeleri, fotofor incileriyle noktalanmıştır ve 25-30 cm çapında bir alanı aydınlatır - bu mürekkeplerden oluşan bir sürü ile denizin nasıl göründüğünü hayal edin!

Birçok derin deniz kafadanbacaklısında, vücut çok renkli ışık noktaları deseni ile boyanmıştır ve fotoforlar, reflektörler ve lenslerle (bazen çift ve renkli) yalnızca doğru yönde parlayan bir projektör gibi çok karmaşıktır.

Birçok derin deniz planktonik karidesi parlama yeteneğine sahiptir. Uzuvlarda, yanlarda ve vücudun karın tarafında, bazen lenslerle kaplı 150'ye kadar fotofor bulunur. Her tür için fotoforların yeri ve sayısı kesinlikle sabittir ve okyanus derinliklerinin karanlığında erkeklerin dişileri bulmasına ve hep birlikte sürüler halinde toplanmasına yardımcı olur.