Fluorescerende dyr. Som lyser i mørket

"My Planet" taler om fantastisk fænomen- lysende levende væsner og hvor og hvornår de kan ses.

Omkring 800 arter af væsner på planeten lyser i mørke, som lyspærer. Det er de velkendte ildfluer, og nogle regnorme, og undersøiske indbyggere — dybhavsfisk, vandmænd, blæksprutter. Nogle organismer lyser konstant, mens andre kun er i stand til korte glimt. Nogle skinner med hele kroppen, andre har specielle "lommelygter" og "beacons" til dette.

Lys bruges af organismer til en række forskellige formål: til at tiltrække bytte og makkere, til at camouflere, skræmme væk og desorientere fjender, eller simpelthen til at kommunikere med andre stammemedlemmer.

Levende tings evne til at udsende lys kaldes bioluminescens. Det er baseret på en kemisk reaktion forårsaget af tilstedeværelsen af ​​visse stoffer og ledsaget af frigivelse af energi. Forskere begyndte først at studere bioluminescens i slutningen af ​​XIXårhundrede, og der er stadig mange spørgsmål og mysterier på dette område. Vi vil fortælle dig om de mest fantastiske lysende skabninger, der bebor vores planet.

Ildfluer

Repræsentanter for ildfluefamilien (der er omkring 2.000 arter) skaber spektakulære belysninger om natten ved at bruge deres lysenhed på deres underliv til at parre sig og kommunikere med hinanden. Ikke kun voksne, men også æg og larver er i stand til at gløde. Lys af repræsentanter forskellige typer adskiller sig i nuancer og karakter: fra rød-gul til grøn, fra kontinuerlig til pulserende. Mange arter af disse biller kan regulere lyset i deres "pærer": skinne klart eller svagt, samles, blinke og gå ud på samme tid. Hunnerne af den amerikanske ildflue Photuris versicolor er særligt lumske: Først udsender de lyssignaler for at tiltrække hanner af deres egen art, og efter at have parret sig med dem, ændrer de deres kaldesignaler for at lokke hanner af en anden art - til gastronomiske formål.

Ved at bruge eksemplet med ildfluer kan man forstå, hvordan processen med bioluminescens opstår som helhed: i billens underliv er der fotogene celler, der indeholder små molekyler - lucephyriner. Under påvirkning af et specielt enzym, luciferase, oxideres de, og energi frigives (reaktionen kræver tilstedeværelse af oxygen, adenosintrifosfat og magnesiumioner). I dette tilfælde går energien ikke til opvarmning, som for eksempel med en glødepære, men bliver næsten udelukkende til koldt lys. Effektiviteten af ​​en ildflue "pære" når 98%, på trods af at en almindelig glødelampe kun kan omdanne 5% af energien til lys. Lyset fra 38 biller konkurrerer med flammen fra et gennemsnitligt vokslys.

I mange lande brugte folk ildfluer som lyskilder før Edisons opfindelse. Aboriginerne i Central og Sydamerika indrettede sig selv og deres hjem med ildfluer på rituelle helligdage. Amazonas indianere bandt ildbiller til deres fødder i håb om at skræmme dem væk med lys. giftige slanger i junglen. Portugiserne, der koloniserede Brasilien, placerede biller i lamper nær ikoner i stedet for olie. Japanske geishaer fyldte flettede kar med ildfluer for at skabe spektakulære natlys. At fange ildfluer og beundre dem er et mangeårigt tidsfordriv for japanerne.

Hvor kan man se: for eksempel kan du i juni komme til den japanske farm Yuyake Koyake (en halv times kørsel fra Tokyo), hvor der bor omkring 2.500 græshopper.

Vandmand

Vandmænden Aequorea victoria blev en berømthed takket være den japanske videnskabsmand Osamu Shimomura: han blev interesseret i dens glød tilbage i 50'erne, i årtier fangede han spandevis med lignende vandmænd og undersøgte omkring 9.000 eksemplarer. Som et resultat blev grønt protein (GFP) isoleret fra vandmænd i laboratoriet, som fluorescerer grønligt, når de belyses med blåt lys. Det virkede som en sisyfisk opgave, indtil hun dukkede op Genteknologi og der var ingen brug for GFP: nu kan dette gen implanteres i levende organismer og se med dine egne øjne, hvad der sker i cellerne. For denne opdagelse modtog Shimomura Nobel pris i kemi.

Hvor kan man se: ud for Nordamerikas vestkyst.

Glødende orme

Fluorescerende orme lever i sibirisk jord. De har lysende punkter i hele kroppen, reagerer med blågrønt lys på forskellige stimuli (mekaniske, kemiske, elektriske) og er i stand til at gløde i op til ti minutter, gradvist falme. Fantastiske orme, kaldet Fridericia heliota, blev opdaget og undersøgt af videnskabsmænd fra Krasnoyarsk. Efter at have modtaget en megabevilling til at skabe et laboratorium for bioluminescerende bioteknologier på Siberian Federal University, inviterede de den samme Osamu Shimomura og var i stand til at tyde strukturen af ​​det selvlysende protein fra orme og endda syntetisere det i laboratoriet. I år offentliggjorde de resultaterne af deres mangeårige forskning. Forskerne samlede selv ormene og skovlede tonsvis af sibirisk jord.

Hvor kan man se: i den sibiriske taiga om natten.

Myggelarver

Svampmyg Arachnocampa tilbringer fra seks måneder til et år af livet i larvetilstanden og lever kun en til to dage i skikkelse af en myg. Som larver væver de silke ind i jagtnet, som edderkopper, og oplyser dem med deres eget blågrønne lys. Som et resultat ligner deres kolonier på hulernes vægge og lofter en stjernehimmel. Jo mere sultne larverne er, jo lysere lyser de og tiltrækker bytte - små insekter.

Hvor kan man se: i australske og newzealandske huler - især populær blandt turister forskellige lande bådture til Waitomo Caves.

krebsdyr

Under Anden Verdenskrig samlede japanerne små skal-ostrakodder, Cypridina hilgendorfii, og brugte dem til belysning om natten. Disse naturlige pærer tænder meget enkelt: væd dem bare med vand.

Hvor kan man se: V kystnære farvande og Japans sand.

Fisk

I havets dybder lever fantastiske lysende fisk udstyret med specielle organer - fotoforer. Disse er lanternekirtler, der kan placeres hvor som helst: på hovedet, ryggen, siderne, omkring øjnene eller munden, på antennerne eller kroppens processer. De er fyldt med slim, inden i hvilket lyser selvlysende bakterier. Det er mærkeligt, at fisken selv kan styre bakteriernes glød ved at indsnævre eller udvide blodkarrene – lysglimt kræver ilt. Den mest interessante af glødende fisk- havtaske, der lever i en dybde på omkring 3 km under vand. Hunnerne, som kan nå en meter i længden, har en speciel fiskestang med et "beacon" for enden: det er lyset, der tiltrækker bytte til det. Den mest avancerede art af havtaske, den bundlevende galatheathauma axeli, har en let "agn" lige i munden. Hun behøver ikke at gå på jagt – bare åbne munden og sluge sit bytte.

En anden farverig fisk er den sorte drage (Malacosteus niger). Det er bemærkelsesværdigt for det faktum, at det udsender rødt lys ved hjælp af specielle "spotlights" placeret under øjnene. Lyset er ikke synligt for næsten nogen dybhavsbeboere havet, og fisken kan roligt lyse sig vej uden at blive bemærket.

Hvor kan man se: dybt i havet.

Blæksprutte

Blandt blæksprutter er der omkring 70 bioluminescerende arter. Verdens største lysende væsen er gigantisk blæksprutte Taningia danae - forskere var i stand til at se et individ, der var 2,3 m langt og vejede 60 kg. Lysorganer er placeret på dens tentakler. Forskere foreslår, at blæksprutten udsender lysglimt for at blinde byttet og måle afstanden til målet. I 2007 filmede et hold fra Tokyo National Science Museum et fragment af jagten på en kæmpe blæksprutte, der lever på op til 1000 meters dybde.

En anden fantastisk blæksprutte er vampyrblæksprutten Vampyroteuthis infernalis. På grund af dets usædvanlige lysende organer blev det adskilt af videnskabsmænd i en separat løsrivelse. Ud over to store fotoforer har den små lysende "lanterner" i hele kroppen, og den kan også udløse et lysgardin bestående af talrige blå lysende kugler fra spidserne af dens tentakler. Det her kraftigt våben i kampen mod fjenden varer det op til ti minutter og giver blæksprutten mulighed for at gemme sig i tilfælde af fare. Interessant nok kan undervandsvampyren justere lysstyrken og størrelsen af ​​farvepletten.

Hvor kan man se: i begyndelsen af ​​marts lever horder af ildflueblæksprutte Watasenia i Japan nær Toyama-bugtens kyst. Disse små væsner lever i den vestlige del Stillehavet i en dybde på op til 350 m og om foråret kommer de til overfladen for at gyde, og iscenesætter et lysshow for turister.

Ildfluer

Ildfluer eller pyrosomer er marine fritsvømmende koloniale væsner fra klassen af ​​sækdyr. De består af tusindvis af små organismer - zooider. Hver af dem har bakterielle lysende organer, takket være hvilke hele kolonien lyser med et blåligt-grønt lys, synligt i en afstand på mere end 30 m. Dette dyr, der ligner en kæmpe orm, svømmer med sin lukkede ende udad, og en voksen person kunne nemt passe ind i det indre hulrum. Undervandsmonstret kan blive op til 30 m i længden. Biologer kalder det pyros havets enhjørninger, da de er et af de mest mystiske og lidet undersøgte væsner på planeten.

Hvor kan man se: farvande nær den australske ø Tasmanien er et af de få steder på planeten, hvor ildfluer svømmer tæt på kysten. I 2011 filmede Michael Baron en 18 meter lang enhjørning på disse steder.

Grønne dyr

Takket være et protein isoleret fra vandmænd har forskere avlet dyr, der lyser grønt, når de belyses med ultraviolet lys. I 1998 dukkede den første grønne mus med GFP-genet op, derefter gav forskerne verden grønne grise og får, GloFish glødende farverige fisk og genetisk modificerede silkeorme, der producerer fluorescerende silke. Forskere håber, at farvede gener vil hjælpe med at bekæmpe sygdomme som HIV, onkologi, Parkinsons og Alzheimers sygdomme.

Naturen er generøs. Det giver skønhed og ynde til nogle, intelligens og list til andre, gift og et truende udseende til andre. De uheldige og grimme, som lever i dybt mørke, får også noget.

Bioluminescens er levende organismers evne til at gløde, opnået uafhængigt eller ved hjælp af symbionter. Navnet kommer fra oldgræsk. βίος, "liv" og lat. lumen- "lys". Lys skabes i mere højtudviklede organismer i specielle lysende organer (for eksempel i fiskens fotoforer), i encellede eukaryoter - i specielle organeller og i bakterier - i cytoplasmaet. Bioluminescens er baseret på kemiske processer, hvor den frigivne energi frigives i form af lys. Således er bioluminescens en speciel form for kemiluminescens. Wikipedia

1. Hatchetfish Sternoptychidae

Underlivet på denne lille tropiske fisk, der lever i en dybde på 200 til 2000 m, er udstyret med fotoforer, der producerer grøn stråling. Luminescens maskerer øksens silhuet: på baggrund af baggrundslys fra oven (fra havets overflade) bliver fisken næsten usynlig for rovdyr, der lever under.

2. Glødende larver Arachnocampa luminosa

Loftet i New Zealands Waitomo Cave ligner en stjernehimmel. Sådan funkler larverne fra den lokale svampemyg. De væver silkereder, sænker mange tråde med klæbrig væske og tiltrækker med deres glans bytte - myg, snegle og endda deres egne voksne slægtninge.

3. Nochesvetka Noctiluca scintillans

Havets mystiske skær, som har fascineret sømænd og fiskere forskellige steder i århundreder globus, er forårsaget af encellede organismer, dinoflagellater, der danner aggregater i overfladevand. De lysimpulser, de udsender, kan være et alarmsignal.

4.Glødende svampe Mycena lux-coeli

Over 70 arter af selvlysende svampe er kendt. Mere end 40 af dem tilhører slægten Mycena. Japanske mycena lux-coeli-svampe, der vokser på væltede træer, er kun 1-2 cm i diameter, men deres glød kan ses i mørke i en afstand af 50 meter. Det er formentlig sådan, at svampene tiltrækker insekter, der bærer sporerne.

5. Helvede vampyr Vampyroteuthis infernalis

Blæksprutten, den eneste moderne repræsentant for vampiromorfe orden, lever i en dybde på 400-1000 meter i iltminimumszonen. Hele hans krop er dækket af fotoforer, hvis aktivitet vampyren har god kontrol over: han kan kontrollere varigheden og intensiteten af ​​blinkene. I stedet for blæk udsender det i tilfælde af fare en sky af funklende slim.

6. Skorpioner Skorpioner

En håndholdt UV-lampe har længe været brugt til nattefeltundersøgelser af disse dyr. Skorpioner har ikke evnen til bioluminescens, men deres eksoskelet indeholder fluorescerende stoffer, der aktiveres under påvirkning af ultraviolette bølger af en vis længde.

7. Ildfluer Lampyridae

Der er omkring 2000 arter af biller i denne familie. De har alle lysende organer forskellige typer. Den mest almindelige er lanterne, der er placeret på de terminale segmenter af maven. Lyssignaler af varierende intensitet og varighed er et middel til kommunikation mellem hunner og mænd.

Hvis du finder en fejl, skal du markere et stykke tekst og klikke Ctrl+Enter.

Hvis vi bliver bedt om at huske et lysende dyr, vil vi højst sandsynligt navngive ildfluebugen. Men faktisk er han ikke den eneste, der har evnen til at lyse i mørket. Havene og oceanerne er særligt rige på sådanne indbyggere.

Varianter af havlysende dyr

Ved Sortehavets kyster kan du ofte se et betagende naturskue. På vandoverfladen med små krusninger funkler en stribe lys pludselig, efterfulgt af et sekund, så en tredje... Hvem tænder disse farverige lys?

Forskere har længe fundet ud af, at det hele handler om milliarder af mikroskopiske organismer - ciliater natlige blomster, som findes i stor overflod i havvand. Inde i hvert ciliat er der flere gule kugler - de er lyskilden.

Hvis vi dykker dybere fra havets overflade, vil vi opdage endnu flere lysende dyr.

1. Vandmand, der spreder deres gelatinøse paraplykroppe ud, kan gløde forskellige farver: gul, blå, grøn og rød.
2. Der er "ildfluer" blandt fisk. Nogle har glødende øjne, nogle har en vækst, der vokser lige på deres næseparti, der udsender lys som en pære, og den tredje (en lystfisk) har en snor med en lysende ende fastgjort til underkæben. Der er også fisk, der lyser gennem hele kroppen, takket være specielle organer placeret langs den, for eksempel øksefisken.
3. Glødende havdyr findes selv i de dybeste lavninger, hvor ikke en eneste lysstråle trænger ind udefra. Helt nederst, blandt stenene kan man se glødende skaldyr og orme. Deres kroppe er ligesom diamantstøv oversået med pletter og pletter, der udsender en glød. På afsatserne af klipper omgivet af lys ligger havets stjerner , A dybhavskrebs oplyser hans vej med store øjne.
4. I undervandsverden kan også ses udsender lys koraller og polypper, for eksempel en havfjer og en almindelig kvist rød koral.

Varianter af lysende dyr, der lever på land

På landjorden er evnen til at gløde i mørke hovedsageligt besat af biller. Således er der i Europa alene seks arter af dem, forenet i en stor familie af "lampirider" eller ildfluer. Ildfluer kan sætte et meget farverigt skue på, når de klamrer sig til et træ eller en busk om natten.

Hvorfor lyser dyr?

Et eksempel på, hvordan nogle dyr producerer lys er blæksprutte . Der er små, ovale, hårde formationer i hans hud. Deres forreste gennemsigtige del rager ud fra huden og fungerer som linsen i det menneskelige øje. Bagsiden af ​​formationen er placeret i tykkelsen af ​​huden, som om den er pakket ind i en sort kappe af pigmentceller.

Under denne kappe er der flere rækker af sølvfarvede celler, som er midterste del bløddyrets lysende organ. Og endnu lavere er der komplekse celler, der ligner nerveenderne i nethinden hos et pattedyr. Det er dem, der beklæder hele den indre overflade af den ovale formation (korpuskel) og frigiver lys udad, som brydes og forstærkes af den forreste gennemsigtige del.

Lyset fordobles også takket være specielle reflektorer i bløddyrets hud, placeret ved siden af ​​den ovale krop. Disse reflektorer ligner i formen konkave spejle og består til gengæld også af flere lag af lysfølsomme celler.

Lysdesignet af en blæksprutte er det mest komplekse i dyreverdenen. De lysende enheder fra andre skabninger er enklere.

Takket være undersøgelsen af ​​havets dybder var forskerne i stand til at stifte bekendtskab med unikke dybhavsdyr med fænomenale evner. Disse omfatter for eksempel lystfisk. Livet i fuldstændig mørke satte sit præg på dem. På kroppen af ​​disse fisk er der en proces, i slutningen af ​​hvilken der er en kolbe fyldt med bioluminescerende bakterier. De lyser bare.

Men som det viste sig, kan andre fisk, der lever på store dybder, også gløde. Denne effekt kaldes biofluorescens. Imellem disse havdyr kan omfatte: rokke, muræne, havet nål, fisk - sten, fisk - kirurg og en række andre. Gløden af ​​deres kroppe har en lidt anden karakter. Det skyldes den særlige struktur af deres hud. Under påvirkning af lysstråler, der tilhører det blå lysspektrum, begynder deres kroppe at lyse og erhverver neon, rød, gul, orange og andre lyse nuancer. Forskere kalder dette fænomen biofluorescens.

Dens vigtigste forskel fra bioluminescens er, at der ikke er nogen kemiske reaktioner, der forårsager gløden. Glødeeffekten har i dette tilfælde en lidt anden karakter. I dette tilfælde absorberer levende organismers kroppe blå lysstråler, omdanner dem til stråler af et andet spektrum og udsender dem til det omgivende rum.

Fluorescerende molekyler placeret i hud Levende væsner. Det er dem, der absorberer strålerne fra det blå lysspektrum. Når lysfotoner kolliderer med disse molekyler, exciteres de, ledsaget af frigivelsen stor mængde energi akkumuleret af elektronerne i fluorescerende molekyler. De kan ikke forblive i denne tilstand i lang tid, og vil forsøge at slippe af med overskydende energi for at gå over til en normal tilstand. Dette er, hvad der i sidste ende sker. Energien frigives og går i form af lysfotoner ind i det omgivende rum, hvilket forårsager en glød, men af ​​et helt andet lysspektrum. Afhængigt af energiniveauet af de udsendte fotoner vil et levende væsens krop få forskellige farvenuancer.

Det viser sig, at fisk, der lever i havet, som har effekten af ​​biofluorescens, absorberer lysstråler fra det blå spektrum. Et helt logisk spørgsmål opstår, hvorfor kun blåt? Sagen er, at lysstråler fra det røde og infrarøde spektrum absorberes øverste lag vand trænger derfor hovedsageligt stråler af de blå og grønne spektre ned i dybden. Forskere har fundet ud af, at i en dybde på mere end 100 meter er der kun blå lysstråler til stede, som absorberes af dybhavsfiskenes kroppe.

Økologi

Nogle levende organismer kan oplyse mørke steder uden hjælp sollys. Mens De mest berømte bioluminescerende væsner er ildfluer, udover dem er der forskellige slags insekter, svampe, bakterier, vandmænd og benfisk, der kan gløde. De bruger ofte kemiske reaktioner om natten, i huler eller i havets sorte dyb.

Bioluminescens har udviklet sig sammen med livet på jorden, selvom der ikke er nogen blomstrende planter med denne evne og meget få dyr, der kan gløde, mener forskere, at disse evner har udviklet sig uafhængigt mange gange.

Som repræsentanter siger ny udstilling bioluminescens på American Museum of Natural History i New York, det har udviklet sig mindst 50 gange, og måske mere. Blandt benfisk har evnen til at gløde, nogle gange ved hjælp af glødende bakterier, udviklet sig 20 til 30 gange i forskellige grupper, ifølge John Sparks, kurator for iktyologi på museet.

"Selv når det gælder fisk, ved vi, at hver gang evnerne udviklede sig uafhængigt af hinanden, fordi processen involverede forskellige kemiske reaktioner brugt af forskellige grupper. Nogle brugte særlige bakteriers 'tjenester', andre lærte at gløde af sig selv. ."

Glow-in-the-mørke organismer bruger forskellige variationer kemiske reaktioner, som omfatter mindst tre komponenter: enzymet luciferase, som hjælper ilt med at binde sig til organiske molekyler(tredje komponent) kaldes luciferin. Det meget energiske molekyle, der skabes af reaktionen, frigiver energi i form af lys.

Ifølge udstillingsmaterialerne har bioluminescens mange anvendelser for organismer, der bruger denne komponent. Ildfluer bruger lys til at tiltrække kammerater og advarer rovdyr om toksiner, de kan støde på, hvis de angriber ildfluerne. Dybhavs havtaske bruge "tændt" lokkemad for at tiltrække bytte. Maven på sølvmavefisk gløder også, hvilket er en slags camouflage, der hjælper dem med at passe ind miljø. Dinoflagellater - de enkleste encellede organismer - begynder at lyse, hvis de bliver forstyrret, måske gør de dette for at skræmme et rovdyr væk eller for at tiltrække et andet rovdyr, der lever af deres "fjende". Myggesvamplarver gløder for at tiltrække bytte.

De fleste bioluminescerende organismer, omkring 80 procent af arterne, lever på det mest "tætbefolkede" sted på planeten - dybt i havet. Faktisk menes det, at de fleste arter, der lever under 700 meter, kan producere deres eget lys. Der er ingen konsensus om, hvorfor evnen til at gløde har udviklet sig så mange gange, men teorien er en tilpasning til livet i havdybder, ifølge Sparks, den mest populære.

"Luciferiner, disse lysproducerende molekyler, er gode antioxidanter, så man tror, ​​at de kan have været antioxidanter i en periode og derefter genoptrænet," forklarer Sparks.

Efterhånden som iltniveauet i havet steg, flyttede dyrene ind på dybere vand for at holde sig uden for rækkevidde ultraviolet stråling. I dybe vand, hvor antioxidanter ikke længere er nødvendige for at reparere genetiske skader forårsaget af UV-stråling, luciferiner har udviklet sig til organismer, der producerer lys.

Det er dog ikke alt, der lyser, der er selvlysende. Nogle organismer, såsom koraller, lyser ved at absorbere lys ved én bølgelængde af ultraviolet stråling og frigive det ved en anden bølgelængde. Da UV-stråling ikke er synlig for det menneskelige øje, kan disse væsner synes at producere deres eget lys.

Udstillingen "Beings of Light: Natural Bioluminescence" åbner i Amerikansk Museum Natural History i New York den 31. marts og løber frem til den 6. januar 2013.