Bioluminestsents
Bioluminestsents on elusolendite võime toota valgust. Sageli toimub see sümbioosi teel. See tähendab, et suurem organism sisaldab, sageli spetsiaalses elundis, mikroorganisme, mis toodavad valgust. Eukarüootidel protistidel on spetsiaalsed organellid ja ka mõned bakterid toodavad valgust. Bioluminestsents on keemiliste protsesside tulemus, mille käigus tekkiv energia vabaneb nähtava valgusena. Bioluminestsents on evolutsiooni käigus ilmnenud mitu korda.
ATP (adenosiintrifosfaat), bioloogiline energiaallikas, reageerib lutsiferiiniga ensüümi lutsiferaasi abil, moodustades vahekompleksi. See kompleks ühendub hapnikuga, tekitades tugevalt kemiluminestseeruva (eredalt helendava) ühendi.
Gammaproteobakterite rolli valguse tootmisel on üksikasjalikult käsitletud teatmeteostes. Valguse tootmise võime on tavalise ainevahetuse laiendus: kõik keemilised reaktsioonid toodavad mõned footonid. Nähtav valgus tekib siis, kui fotoonide tootmine suureneb. Bakterite puhul oli reaktsiooni algne funktsioon tõenäoliselt liigse hapniku detoksikatsioon.
Lendav ja hõõguv tuletõrjekärbes Photinus pyralis.
Omphalotus nidiformis
Näide bioluminestseene liigist...
...hõõgub, kui tuled on välja lülitatud.
Ookeanid
Bioluminestsents on peamiselt mereline nähtus.
"See on valdav valgusallikas Maa elamiskõlbliku mahu suurimas osas, ookeani sügavuses. Seevastu bioluminestsents puudub sisuliselt (mõne erandiga) magevees, isegi Baikali järves".
Bioluminestsentsi leidub meres kõikidel tasanditel: planktilistes, pelaagilistes ja bentilistes organismides. Mõned planktoonilised rühmad, nagu dinoflagellaadid ja ktenofoorid (kammkarplased), kasutavad seda enamikus liikides. Enamik süvamere elusolendeid kasutab ühel või teisel kujul bioluminestsentsi. Tavaliselt kuulub merede valgusemissioon sinise ja rohelise valguse spektrisse, mis on lainepikkused, mis läbivad merevett kõige kergemini.
Bioluminestsentsi funktsioonid
Loetelu vt Biolumi veebilehelt.
Vastavalgustuse kamuflaaž
Mõnede kalmaariliikide puhul kasutatakse bakteriaalset bioluminestsentsi vastavalgustuseks, et loom vastaks altpoolt vaadatuna keskkonnavalgusele. Nendel loomadel kontrollivad valgusorganid selle valgustuse kontrasti, et saavutada optimaalne sobitamine. Tavaliselt on need valgusorganid bioluminestsentsbaktereid sisaldavast koest eraldi.
Atraktsioon
Bioluminestsentsi kasutavad mitmed süvamere kalad, näiteks merikuradi, peibutusvahendina saagi ligimeelitamiseks. Kala peas rippuv peibutis meelitab väikeseid loomi löögiulatuses ligi. Mõned kalad kasutavad aga mitte-bioluminestseerivat peibutusvahendit.
Küpsetushai kasutab bioluminofoorumiluminestsentsi, kuid väike laik tema kõhu all jääb tumedaks ja paistab suurte röövkalade, nagu tuunikala ja makrell, all ujuvatele väikestele kaladele nagu väike kala. Kui need kalad püüavad "väikest kala" süüa, hammustab neid hai, kes uuristab oma peremeestelt väikesed ümmargused "küpsisevormi" kujuga tükikesed välja.
Dinoflagellaatidel on selle mehhanismi suhtes huvitav twist. Kui planktoni kiskja tajub liikumist vees, luminestseerib dinoflagellaat. See omakorda meelitab ligi veelgi suuremaid kiskjaid, kes söövad dinoflagellaadi potentsiaalse kiskja ära.
Bioluminestsentsi oluline funktsioon on kaaslaste ligimeelitamine. Seda on näha tuletõrjekärbeste puhul, kes kasutavad paaritumisperioodil oma kõhus perioodilist vilkumist, et meelitada paarilisi ligi. Merekeskkonnas on see hästi dokumenteeritud ainult teatavate väikeste koorikloomade puhul, kuid see võib olla üsna levinud.
Tagasilükkamine
Teatavad kalmaarid ja väikesed koorikloomad kasutavad bioluminestsentsi, nagu paljud kalmaarid kasutavad tinti. Luminestsentspilv paiskub välja, mis ajab võimaliku kiskja segadusse või tõrjub teda, samal ajal kui kalmaar või koorikloom põgeneb ohutusse kohta. Igal tulukärbse liigil on vastsed, mis helendavad röövloomade tõrjumiseks.
Lampyris noctiluca , hariliku hõõgvähi emaslind.
Tuletõrje vastsed
Biotehnoloogia
Bioluminestseeruvad organismid on paljude uurimisvaldkondade sihtmärgiks. Lutsiferaasisüsteeme kasutatakse laialdaselt geenitehnoloogia valdkonnas. Neid on kasutatud ka biomeditsiiniuuringutes, et anda mõnedele rakkudele nähtavad märgised. Lutsiferiini saab lisada molekulidele ja rakkudele, et muuta need mikroskoobi all nähtavaks. "Selle turu väärtus on praegu umbes 20 miljardit naelsterlingit. Kui te lähete haiglasse ja teete vereanalüüsi, millega mõõdetakse viirusvalke, vähivalke, hormoone, vitamiine, bakterivalke, ravimeid, siis kasutatakse peaaegu kindlasti seda tehnikat."
Fotofooride, bioluminestsentsete organismide valgust tootvate organite struktuuri uurivad tööstusdisainerid.
Bioluminestsentseeritud Antarktika krilli kunstiline kujutamine
Bioluminestsentsed organismid
See on loetelu organismidest, millel on nähtav bioluminestsents:
Maismaaorganismid
Loomad:
- Lülijalgsed
- Tuletõrjed
- klikimardikad
- helendavad ussid
- raudteeussid
- teatavad müketofiilide kärbsed
- teatavad tuhatjalgsed, näiteks Geophilus carpophagus.
- teatavad kahejalgsed nagu Motyxia.
- maismaamollusk (troopiline maismaatigu).
- Quantula striata
- Anneliidid
- Seened - kokku 71 liiki on bioluminestsentsed, sealhulgas Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus liigid.
- Seened (vt Foxfire)
- Jack O'Lantern seen (Omphalotus olearius)
- kummitusseen (Omphalotus nidiformis)
- Mesi seen
- Panellus stipticus
Kala
- Merikuradi
- Küpsisevõitu hai
- Flashlight kala
- Gulper angerjas
- Laternakala
- Merekarplaste haudmik
- Meremehe kala
- Pineconefish
- Viperfish
Tuletõrjed
Vaatamata oma nimele on tulukesed tegelikult mardikad, kes kasutavad ensüümset reaktsiooni, mis hõlmab keemilist ühendit nimega lutsiferiin, et toota oma tüüpilist rohelist vilkuvat valgust. Arvatakse, et lisaks sellele, et nad võivad hoiatada kiskjaid oma mürgisuse eest, on nende kõhu vilkumise peamine eesmärk kaaslaste ligimeelitamine.
Mereselgrootud
- paljud Cnidaria
- Merepliiatsid
- korallid
- Aequorea victoria, meduusi
- teatavad Ctenofoorid ehk "kammkollased".
- teatavad okasnahksed (nt Ophiurida).
- teatavad koorikloomad
- ostrakoodid
- koprapoodid
- krill
- kaks liiki kaetognataid
- teatavad molluskid
- teatavad karbid ja muud kahepoolmelised karbid
- teatavad nudibranchid, meritigud
- Octopods
- Bolitaenidae
- tellimus Teuthida
- Kolossaalne kalmaar
- Mastigoteuthidae
- Sepiolidae
- Sädelev Enope kalmaar
- Vampiir kalmaar
Mikroorganismid
- Dinoflagellaadid (nt Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
- Vibrionaceae (nt Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum).
- Merebakterite perekonna Shewanellaceae liikmed Shewanella hanedai ja Shewanella woodyi on bioluminestsentsed.
Küsimused ja vastused
K: Mis on bioluminestsents?
V: Bioluminestsents on elusolendite valguse tootmine.
K: Kuidas toimib bioluminestsents?
V: Bioluminestsents toimib keemiliste protsesside kaudu, kus toodetud energia vabaneb nähtava valgusena.
K: Millised organismid toodavad bioluminestsentsvalgust?
V: Eukarüootidel protistidel on spetsiaalsed organellid, mis toodavad bioluminestsentsvalgust, ja ka mõned bakterid toodavad seda tüüpi valgust.
K: Kust pärineb võime toota bioluminestsentsvalgust?
V: Bioluminestsentsvalguse tootmise võime on tavalise ainevahetuse laiendus; kõik keemilised reaktsioonid toodavad loomulikult mõned footonid ja kui footonitootmine suureneb, on nähtav valgus nähtav.
K: Milline oli bakterite bioluminofoorse valguse tootmise algne funktsioon?
V: Bioluminofoorse valguse tootmise algne funktsioon bakterites oli tõenäoliselt liigse hapniku detoksikatsioon.
K: Mis on luciferiin ja luciferaas?
V: Lutsiferiin ja lutsiferaas on ATP (adenosiintrifosfaadi) ja hapniku vahelises reaktsioonis osalevad komponendid, mis toodab tugevalt kemiluminestseerivat (eredalt helendavat) ühendit.
