Fluorescerende dyr. Som lyser i mørket

"My Planet" snakker om fantastisk fenomen- lysende levende skapninger og hvor og når de kan sees.

Omtrent 800 arter av skapninger på planeten lyser i mørket, som lyspærer. Dette er de velkjente ildfluene, og noen meitemark, og innbyggere under vann — dyphavsfisk, maneter, blekksprut. Noen organismer lyser konstant, mens andre er i stand til bare korte blink. Noen skinner med hele kroppen, andre har spesielle "lommelykter" og "beacons" for dette.

Lys brukes av organismer til en rekke formål: for å tiltrekke byttedyr og kamerater, for å kamuflere, skremme bort og desorientere fiender, eller rett og slett for å kommunisere med andre stammemenn.

Levende tings evne til å sende ut lys kalles bioluminescens. Den er basert på en kjemisk reaksjon forårsaket av tilstedeværelsen av visse stoffer og ledsaget av frigjøring av energi. Forskere begynte å studere bioluminescens først i sent XIXårhundre, og det er fortsatt mange spørsmål og mysterier i dette området. Vi vil fortelle deg om de mest fantastiske lysende skapningene som bor på planeten vår.

Ildfluer

Representanter for ildfluefamilien (det er omtrent 2000 arter) skaper spektakulære belysninger om natten ved å bruke lysenheten på magen for å parre seg og kommunisere med hverandre. Ikke bare voksne, men også egg og larver er i stand til å gløde. Lys av representanter forskjellige typer skiller seg i nyanser og karakter: fra rød-gul til grønn, fra kontinuerlig til pulserende. Mange arter av disse billene kan regulere lyset i "pærene" deres: skinne sterkt eller svakt, samles, blinke og gå ut samtidig. Hunnene til den amerikanske ildfluen Photuris versicolor er spesielt lumske: Først sender de ut lyssignaler for å tiltrekke seg hanner av sin egen art, og etter å ha paret seg med dem, endrer de kallesignalene sine for å lokke hanner av en annen art – til gastronomiske formål.

Ved å bruke eksemplet med ildfluer kan man forstå hvordan prosessen med bioluminescens oppstår som en helhet: i magen til billen er det fotogene celler som inneholder små molekyler - lucefyriner. Under påvirkning av et spesielt enzym, luciferase, oksideres de og energi frigjøres (reaksjonen krever tilstedeværelse av oksygen, adenosintrifosfat og magnesiumioner). I dette tilfellet går ikke energien til oppvarming, som for eksempel med en glødepære, men blir nesten helt til kaldt lys. Effektiviteten til en ildflue "lyspære" når 98%, til tross for at en vanlig glødelampe bare kan konvertere 5% av energien til lys. Lyset fra 38 biller konkurrerer med flammen til et gjennomsnittlig vokslys.

I mange land brukte folk ildfluer som lyskilder før Edisons oppfinnelse. Aboriginene i Sentral- og Sør-Amerika dekorerte seg selv og hjemmene sine med ildfluer på rituelle høytider. Amazonas-indianere bandt ildbiller til føttene deres, i håp om å skremme dem vekk med lys. giftige slanger i jungelen. Portugiserne, som koloniserte Brasil, plasserte biller i lamper nær ikoner i stedet for olje. Japanske geishaer fylte kurvkar med ildfluer for å lage spektakulære nattlys. Å fange ildfluer og beundre dem er et mangeårig tidsfordriv for japanerne.

Hvor kan du se: for eksempel kan du i juni komme til den japanske gården Yuyake Koyake (en halvtimes kjøretur fra Tokyo), hvor det bor rundt 2500 sirisser.

Manet

Maneten Aequorea victoria ble en kjendis takket være den japanske forskeren Osamu Shimomura: han ble interessert i dens glød tilbake på 50-tallet, i flere tiår fanget han bøtter med lignende maneter og undersøkte rundt 9000 eksemplarer. Som et resultat ble grønt protein (GFP) isolert fra maneter i laboratoriet, som fluorescerer grønnaktig når de ble belyst med blått lys. Det virket som en sisyfisk oppgave helt til hun dukket opp genteknologi og det var ingen bruk for GFP: nå kan dette genet implanteres i levende organismer og se med egne øyne hva som skjer i cellene. For denne oppdagelsen mottok Shimomura Nobelprisen i kjemi.

Hvor kan du se: utenfor vestkysten av Nord-Amerika.

Glødende ormer

Fluorescerende ormer lever i sibirsk jord. De har lyspunkter i hele kroppen, reagerer med blågrønt lys på ulike stimuli (mekaniske, kjemiske, elektriske), og er i stand til å gløde i opptil ti minutter, gradvis falme. Fantastiske ormer, kalt Fridericia heliota, ble oppdaget og studert av forskere fra Krasnoyarsk. Etter å ha mottatt et megastipend for å lage et laboratorium for bioluminescerende bioteknologier ved Siberian Federal University, inviterte de den samme Osamu Shimomura og var i stand til å tyde strukturen til det selvlysende proteinet til ormer og til og med syntetisere det i laboratoriet. I år publiserte de resultatene av deres mangeårige forskning. Forskerne samlet inn ormene selv, og måket tonnevis med sibirsk jord.

Hvor kan du se: i den sibirske taigaen om natten.

Mygglarver

Soppmyg Arachnocampa tilbringer fra seks måneder til et leveår i larvetilstanden, og lever bare en til to dager i dekke av en mygg. Som larver vever de silke inn i jaktnett, som edderkopper, og lyser dem opp med sitt eget blågrønne lys. Som et resultat ser koloniene deres på veggene og taket i huler ut som en stjernehimmel. Jo mer sultne larvene er, jo lysere lyser de, og tiltrekker seg byttedyr - små insekter.

Hvor kan du se: i australske og New Zealandske grotter - spesielt populær blant turister forskjellige land båtturer til Waitomo Caves.

krepsdyr

Under andre verdenskrig samlet japanerne små skjellostracoder, Cypridina hilgendorfii, og brukte dem til belysning om natten. Disse naturlige lyspærene tennes veldig enkelt: bare våt dem med vann.

Hvor kan du se: V kystfarvann og sanden i Japan.

Fisk

I dypet av havene lever fantastisk lysende fisk utstyrt med spesielle organer - fotoforer. Dette er lanternekjertler som kan plasseres hvor som helst: på hodet, ryggen, sidene, rundt øynene eller munnen, på antennene eller kroppens prosesser. De er fylt med slim, inni som lyser selvlysende bakterier. Det er merkelig at fisken selv kan kontrollere gløden til bakterier ved å innsnevre eller utvide blodårene - lysglimt krever oksygen. Den mest interessante av glødende fisk- dyphavs breiflabb som lever på ca 3 km dybde under vann. Hunnene, som kan bli en meter lange, har en spesiell fiskestang med et "beacon" på enden: det er lyset som tiltrekker byttedyr til det. Den mest avanserte arten av breiflabb, den bunnlevende galatheathauma axeli, har et lett «agn» rett i munnen. Hun trenger ikke å jakte - bare åpne munnen og svelg byttet hennes.

En annen fargerik fisk er den svarte dragen (Malacosteus niger). Det er kjent for det faktum at det avgir rødt lys ved hjelp av spesielle "spotlights" plassert under øynene. Lyset er ikke synlig for nesten hvem som helst dyphavsinnbyggere hav, og fisken kan rolig lyse vei uten å bli lagt merke til.

Hvor kan du se: dypt i havet.

Akkar

Blant blekksprut er det rundt 70 selvlysende arter. Verdens største lysende skapning er gigantisk blekksprut Taningia danae - forskere var i stand til å se et individ som var 2,3 m langt og veide 60 kg. Lysorganer er plassert på tentaklene. Forskere foreslår at blekkspruten sender ut lysglimt for å blende byttet og måle avstanden til målet. I 2007 filmet et team fra Tokyo National Science Museum et fragment av jakten på en gigantisk blekksprut som lever på dybder på opptil 1000 meter.

En annen fantastisk blekksprut er vampyrblekkspruten Vampyroteuthis infernalis. På grunn av dets uvanlige selvlysende organer, ble det skilt av forskere i en separat løsrivelse. I tillegg til to store fotoforer har den små lysende "lanterner" i hele kroppen, og den kan også frigjøre en lysgardin bestående av mange blå lysende kuler fra tuppene av tentaklene. Dette kraftig våpen i kampen mot fienden varer det opptil ti minutter og lar blekkspruten gjemme seg i tilfelle fare. Interessant nok kan undervannsvampyren justere lysstyrken og størrelsen på fargeflekken.

Hvor kan du se: i begynnelsen av mars lever horder av ildflueblekksprut Watasenia i Japan nær kysten av Toyama Bay. Disse små skapningene lever i den vestlige delen Stillehavet på en dybde på opptil 350 m og om våren kommer de til overflaten for å gyte, og arrangerer et lysshow for turister.

Ildfluer

Ildfluer, eller pyrosomer, er marine frittsvømmende koloniale skapninger fra klassen av tunikater. De består av tusenvis av små organismer - zooider. Hver av dem har bakterielle lysende organer, takket være hvilke hele kolonien lyser med et blågrønt lys, synlig i en avstand på mer enn 30 m. Dette dyret, som ligner på en gigantisk orm, svømmer med sin lukkede ende utover, og en voksen person kan lett passe inn i det indre hulrommet. Undervannsmonsteret kan bli opptil 30 m langt. Biologer kaller det pyros havets enhjørninger, siden de er en av de mest mystiske og lite studerte skapningene på planeten.

Hvor kan du se: farvann nær den australske øya Tasmania er et av de få stedene på planeten hvor ildfluer svømmer nær kysten. I 2011 filmet Michael Baron en 18 meter lang enhjørning på disse stedene.

Grønne dyr

Takket være et protein isolert fra maneter, har forskere avlet fram dyr som lyser grønt når de er opplyst med ultrafiolett lys. I 1998 dukket den første grønne musen med GFP-genet opp, deretter ga forskere verden grønne griser og sauer, glødende flerfarget GloFish-fisk og genmodifiserte silkeormer som produserer fluorescerende silke. Forskere håper at fargede gener vil bidra til å bekjempe sykdommer som HIV, onkologi, Parkinsons og Alzheimers sykdommer.

Naturen er raus. Det gir skjønnhet og ynde til noen, intelligens og list til andre, gift og et formidabelt utseende for andre. De uheldige og stygge, som lever i dypt mørke, får også noe.

Bioluminescens er evnen til levende organismer til å gløde, oppnådd uavhengig eller ved hjelp av symbionter. Navnet kommer fra gammelgresk. βίος, "liv" og lat. lumen- "lys". Lys skapes i mer høyt utviklede organismer i spesielle lysende organer (for eksempel i fotoforene til fisk), i encellede eukaryoter - i spesielle organeller, og i bakterier - i cytoplasmaet. Bioluminescens er basert på kjemiske prosesser der den frigjorte energien frigjøres i form av lys. Dermed er bioluminescens en spesiell form for kjemiluminescens. Wikipedia

Hatchetfish Sternoptychidae

Magen til denne lille tropiske fisken, som lever på en dybde på 200 til 2000 m, er utstyrt med fotoforer som produserer grønn stråling. Luminescens maskerer silhuetten til øksen: mot bakgrunnen av bakgrunnsbelysning ovenfra (fra havets overflate) blir fisken nesten usynlig for rovdyr som lever under.

2. Glødende larver Arachnocampa luminosa

Taket i Waitomo-hulen i New Zealand ligner en stjernehimmel. Slik glitrer larvene til den lokale soppmyggen. De vever silke reir, senker mange tråder med klebrig væske og tiltrekker med sin glans byttedyr - mygg, snegler og til og med sine egne voksne slektninger.

3. Nochesvetka Noctiluca scintillans

Den mystiske gløden fra havet, som har fascinert sjømenn og fiskere forskjellige steder i århundrer kloden, er forårsaket av encellede organismer, dinoflagellater, som danner aggregasjoner i overflatevann. Lyspulsene de sender ut kan være et alarmsignal.

4.Glødende sopp Mycena lux-coeli

Over 70 arter av selvlysende sopp er kjent. Mer enn 40 av dem tilhører slekten Mycena. De japanske mycena lux-coeli-soppene som vokser på velte trær er bare 1–2 cm i diameter, men gløden deres kan sees i mørket på 50 meters avstand. Antagelig er det slik soppen tiltrekker seg insekter som bærer sporene.

5. Helvete vampyr Vampyroteuthis infernalis

Blekkspruten, den eneste moderne representanten for vampiromorfe-ordenen, lever på en dybde på 400–1000 meter, i oksygenminimumssonen. Hele kroppen hans er dekket med fotoforer, hvis aktivitet vampyren har god kontroll over: han kan kontrollere varigheten og intensiteten til blinkene. I stedet for blekk avgir det i tilfelle fare en sky av glitrende slim.

6. Skorpioner Skorpioner

En håndholdt UV-lampe har lenge vært brukt til nattfeltundersøkelser av disse dyrene. Skorpioner har ikke evnen til bioluminescens, men deres eksoskeleton inneholder fluorescerende stoffer som aktiveres under påvirkning av ultrafiolette bølger av en viss lengde.

7. Ildfluer Lampyridae

Det er rundt 2000 arter av biller i denne familien. De har alle lysende organer forskjellige typer. Den vanligste er lanterna, som ligger på de terminale delene av magen. Lyssignaler av varierende intensitet og varighet er et kommunikasjonsmiddel mellom kvinner og menn.

Hvis du finner en feil, merk en tekst og klikk Ctrl+Enter.

Hvis vi blir bedt om å huske et lysende dyr, vil vi mest sannsynlig navngi ildfluebuggen. Men faktisk er han ikke den eneste som har evnen til å lyse i mørket. Havene og havene er spesielt rike på slike innbyggere.

Varianter av sjølysende dyr

På kysten av Svartehavet kan du ofte se et fantastisk naturskue. På vannoverflaten med små krusninger glitrer plutselig en lysstripe, etterfulgt av et sekund, så en tredje... Hvem tenner disse fargerike lysene?

Forskere har lenge funnet ut at det handler om milliarder av mikroskopiske organismer - ciliater nattlige blomster, som finnes i stor overflod i sjøvann. Inne i hvert ciliat er det flere gule kuler - de er lyskilden.

Hvis vi dykker dypere fra havoverflaten, vil vi oppdage enda flere lysende dyr.

Manet, som sprer ut sine gelatinøse paraplykropper, kan gløde forskjellige farger: gul, blå, grønn og rød.
Det er "ildfluer" blant fisk. Noen har glødende øyne, noen har en vekst som vokser rett på snuten som sender ut lys som en lyspære, og den tredje (en sportsfisk) har en snor med en lysende ende festet til underkjeven. Det er også fisk som lyser gjennom hele kroppen, takket være spesielle organer plassert langs den, for eksempel øksefisken.
Det er lysende sjødyr selv i de dypeste forsenkninger, hvor ikke en eneste lysstråle trenger inn fra utsiden. Helt nederst, blant steinene kan du se glødende skalldyr og ormer. Kroppene deres, som diamantstøv, er oversådd med flekker og flekker som avgir en glød. På kantene av steiner omgitt av lys ligger sjøstjerne , A dyphavskreps lyser opp veien hans med store øyne.
I undervannsverden kan også bli funnet å sende ut lys koraller og polypper, for eksempel en sjøfjær og en vanlig kvist med rød korall.

Varianter av lysende dyr som lever på land

På land er evnen til å lyse i mørket hovedsakelig besatt av biller. Bare i Europa er det seks arter av dem, samlet i en stor familie av "lampirider" eller ildfluer. Ildfluer kan sette på et veldig fargerikt skue når de klamrer seg til et tre eller en busk om natten.

Hvorfor lyser dyr?

Et eksempel på hvordan noen dyr produserer lys er blekksprut . Det er små, ovale, harde formasjoner i huden hans. Deres fremre gjennomsiktige del stikker ut fra huden og fungerer som linsen til det menneskelige øyet. Baksiden av formasjonen ligger i tykkelsen av huden, som om den er pakket inn i en svart mantel av pigmentceller.

Under denne mantelen er det flere rader med sølvfargede celler, som er det midtre del lysende organ av bløtdyret. Og enda lavere er det komplekse celler som ligner på nerveendene i netthinnen til et pattedyr. Det er de som kler hele den indre overflaten av den ovale formasjonen (korpuskel) og slipper lys utover, brytes og forsterkes av den fremre gjennomsiktige delen.

Lyset er også doblet takket være spesielle reflektorer i huden på bløtdyret, plassert ved siden av den ovale kroppen. Disse reflektorene ligner i form på konkave speil og består på sin side også av flere lag med lysfølsomme celler.

Lysdesignen til en blekksprut er den mest komplekse i dyreverdenen. De lysende enhetene til andre skapninger er enklere.

Takket være studiet av havdypet, var forskere i stand til å bli kjent med unike dyphavsdyr med fenomenale evner. Disse inkluderer for eksempel anglerfisk. Livet i fullstendig mørke satte sitt preg på dem. På kroppen til disse fiskene er det en prosess, på slutten av hvilken det er en kolbe fylt med selvlysende bakterier. De bare lyser.

Men som det viste seg, kan andre fisker som lever på store dyp også gløde. Denne effekten kalles biofluorescens. Blant disse sjødyr kan omfatte: rokke, murene, havnål, fisk - stein, fisk - kirurg og en rekke andre. Gløden til kroppene deres har en litt annen natur. Det er på grunn av den spesielle strukturen til huden deres. Under påvirkning av lysstråler som tilhører det blå lysspekteret, begynner kroppene deres å lyse, og får neon, rød, gul, oransje og andre lyse nyanser. Forskere kaller dette fenomenet biofluorescens.

Hovedforskjellen fra bioluminescens er at det ikke er noen kjemiske reaksjoner som forårsaker gløden. Glødeeffekten, i dette tilfellet, har en litt annen karakter. I dette tilfellet absorberer kroppene til levende organismer blå lysstråler, forvandler dem til stråler med et annet spektrum og sender dem ut i det omkringliggende rommet.

Fluorescerende molekyler lokalisert i hud levende vesener. Det er de som absorberer strålene fra det blå lysspekteret. Når lysfotoner kolliderer med disse molekylene, blir de opphisset, ledsaget av frigjøringen stor mengde energi akkumulert av elektronene til fluorescerende molekyler. De kan ikke forbli i denne tilstanden i lang tid, og vil prøve å kvitte seg med overflødig energi for å gå over til en normal tilstand. Dette er hva som til slutt skjer. Energien frigjøres og i form av lysfotoner går inn i det omkringliggende rommet, og forårsaker en glød, men av et helt annet lysspekter. Avhengig av energinivået til de utsendte fotonene, vil kroppen til et levende vesen få forskjellige fargenyanser.

Det viser seg at fisk som lever i havet, som har effekten av biofluorescens, absorberer lysstråler fra det blå spekteret. Et helt logisk spørsmål dukker opp, hvorfor bare blått? Saken er at lysstråler fra det røde og infrarøde spekteret absorberes topplag Vann trenger derfor hovedsakelig stråler fra de blå og grønne spektrene til dybden. Forskere har funnet ut at på en dybde på mer enn 100 meter er det bare blå lysstråler til stede, som absorberes av kroppen til dyphavsfisk.

Økologi

Noen levende organismer kan lyse opp mørke steder uten hjelp sollys. Mens De mest kjente selvlysende skapningene er ildfluer, foruten dem er det ulike typer insekter, sopp, bakterier, maneter og beinfisk som kan gløde. De bruker ofte kjemiske reaksjoner om natten, i huler eller i havets svarte dyp.

Bioluminescens utviklet seg sammen med livet på jorden, selv om det ikke er noen blomstrende planter med denne evnen og svært få dyr som kan gløde, mener forskere at disse evnene har utviklet seg uavhengig mange ganger.

Som representanter sier ny utstilling bioluminescens ved American Museum of Natural History i New York, den har utviklet seg minst 50 ganger, og kanskje mer. Blant benfisk har evnen til å gløde, noen ganger ved hjelp av glødende bakterier, utviklet seg 20 til 30 ganger i forskjellige grupper, ifølge John Sparks, kurator for iktyologi ved museet.

"Selv når det gjelder fisk vet vi at hver gang evnene utviklet seg uavhengig av hverandre, fordi prosessen innebar forskjellige kjemiske reaksjoner brukt av forskjellige grupper. Noen brukte "tjenestene" til spesielle bakterier, andre lærte å gløde av seg selv. ."

Glow-in-the-mørke organismer bruker forskjellige variasjoner kjemiske reaksjoner, som inkluderer minst tre komponenter: enzymet luciferase, som hjelper oksygen å binde seg til organiske molekyler(tredje komponent) kalles luciferin. Det høyenergiske molekylet som skapes av reaksjonen frigjør energi i form av lys.

I følge utstillingsmaterialene har bioluminescens mange bruksområder for organismer som bruker denne komponenten. Ildfluer bruker lys for å tiltrekke seg kamerater og advare rovdyr om giftstoffene de kan møte hvis de angriper ildfluene. Dyphavs breiflabb bruk "tent" agn for å tiltrekke byttedyr. Magen på sølvmagefisk gløder også, som er en slags kamuflasje som hjelper dem å passe inn miljø. Dinoflagellater - de enkleste encellede organismene - begynner å lyse hvis de blir forstyrret, kanskje de gjør dette for å skremme av et rovdyr, eller for å tiltrekke seg et annet rovdyr som lever av deres "fiende". Myggsopplarver lyser for å tiltrekke seg byttedyr.

De fleste selvlysende organismer, omtrent 80 prosent av artene, lever på det mest "tettbefolkede" stedet på planeten - dypt i havet. Faktisk antas det at de fleste arter som lever under 700 meter kan produsere sitt eget lys. Det er ingen konsensus om hvorfor evnen til å gløde har utviklet seg så mange ganger, men teorien er en tilpasning til livet i havdypet, ifølge Sparks, den mest populære.

"Luciferiner, disse lysproduserende molekylene, er gode antioksidanter, så det antas at de kan ha vært antioksidanter i en periode og deretter omskolert," forklarer Sparks.

Etter hvert som oksygennivået i havet økte, flyttet dyrene inn på dypere vann for å holde seg utenfor rekkevidde ultrafiolett stråling. I dypt vann, der antioksidanter ikke lenger er nødvendig for å reparere genetiske skader forårsaket av UV-stråling, luciferiner har utviklet seg til organismer som produserer lys.

Men ikke alt som lyser er selvlysende. Noen organismer, som koraller, lyser ved å absorbere lys ved en bølgelengde av ultrafiolett stråling og frigjøre det ved en annen bølgelengde. Siden UV-stråling ikke er synlig for det menneskelige øyet, kan disse skapningene se ut til å produsere sitt eget lys.

Utstillingen "Beings of Light: Natural Bioluminescence" åpner inn Amerikansk museum Natural History i New York 31. mars og varer til 6. januar 2013.