Bioluminiscence

Bioluminiscence je schopnost živých organismů produkovat světlo. Často se tak děje prostřednictvím symbiózy. Při ní větší organismus obsahuje, často ve zvláštním orgánu, mikroorganismy, které světlo vytvářejí. Speciální organely mají eukaryotičtí protisté a světlo produkují také některé bakterie. Bioluminiscence je výsledkem chemických procesů, při nichž se vyrobená energie uvolňuje jako viditelné světlo. Bioluminiscence se během evoluce objevila mnohokrát.

ATP (adenosintrifosfát), biologický zdroj energie, reaguje s luciferinem pomocí enzymu luciferázy za vzniku meziproduktu. Tento komplex se spojí s kyslíkem a vytvoří vysoce chemiluminiscenční (jasně zářící) sloučeninu.

Úloha gama proteobakterií při produkci světla je podrobně popsána v referenčních pracích. Schopnost produkovat světlo je rozšířením normálního metabolismu: všechny chemické reakce produkují několik fotonů. Viditelné světlo vzniká při zvýšené produkci fotonů. V případě bakterií byla původní funkcí reakce pravděpodobně detoxikace nadbytečného kyslíku.

Létající a svítící světluška Photinus pyralis.Zoom
Létající a svítící světluška Photinus pyralis.

Omphalotus nidiformis

Zoom

Příklad bioluminiscenčního druhu houby...

Zoom

...svítí při zhasnutých světlech.

Oceány

Bioluminiscence je především mořský jev.

"Je převládajícím zdrojem světla v největší části obyvatelného objemu Země, v hlubokém oceánu. Naproti tomu bioluminiscence v podstatě chybí (až na několik výjimek) ve sladké vodě, a to i v jezeře Bajkal".

Bioluminiscence se v moři vyskytuje na všech úrovních: u planktonních, pelagických i bentických organismů. Některé planktonní skupiny, jako jsou dinoflageláty a ktenofóry (hřebenatky), ji využívají u většiny druhů. Většina hlubokomořských živočichů využívá bioluminiscenci v té či oné formě. Obvykle patří mořská světelná emise do modrého a zeleného světelného spektra, tedy do vlnových délek, které se mořskou vodou přenášejí nejsnáze.

Funkce bioluminiscence

Seznam naleznete na webových stránkách společnosti Biolum.

Kamufláž s protisvětlem

U některých druhů chobotnic se bakteriální bioluminiscence používá k protisvětlu, takže zvíře odpovídá světlu prostředí viděnému zespodu. U těchto živočichů řídí světelné orgány kontrast tohoto osvětlení, aby se vytvořila optická shoda. Tyto světelné orgány jsou obvykle odděleny od tkáně obsahující bioluminiscenční bakterie.

Atrakce

Bioluminiscenci používají některé hlubokomořské ryby, například ďas mořský, jako lákadlo k přilákání kořisti. Visící návnada na hlavě ryby přitahuje malé živočichy, kteří se k ní přiblíží na dostřel. Některé ryby však používají nebioluminiscenční návnadu.

Žralok kuchařský používá k maskování bioluminiscenci, ale malá skvrna na jeho podbřišku zůstává tmavá a velkým dravým rybám, jako jsou tuňáci a makrely, které pod ním plavou, se jeví jako malá ryba. Když se tyto ryby pokusí "malou rybu" zkonzumovat, žralok je kousne a vyřízne z hostitele malé kruhové kousky masa ve tvaru "vykrajovátka na sušenky".

U dinoflagelátů je tento mechanismus zajímavý. Když dinoflagelát pohybem ve vodě zaznamená predátora planktonu, začne světélkovat. To následně přiláká ještě větší predátory, kteří budoucího predátora dinoflagelátů zkonzumují.

Důležitou funkcí bioluminiscence je přilákání partnerů. To je patrné u světlušek, které v období páření používají periodické blikání břicha k přilákání partnerů. V mořském prostředí byla tato metoda dobře zdokumentována pouze u některých drobných korýšů, ale může být zcela běžná.

Odpuzování

Některé chobotnice a malí korýši používají bioluminiscenci, stejně jako mnohé olihně používají inkoust. Vypouštěný oblak luminiscence zmate nebo odradí potenciálního predátora, zatímco olihně nebo korýši uniknou do bezpečí. Každý druh světlušek má larvy, které svítí, aby odradily predátory.

Samice Lampyris noctiluca, světlušky obecné.Zoom
Samice Lampyris noctiluca, světlušky obecné.

Larva světluškyZoom
Larva světlušky

Biotechnologie

Bioluminiscenční organismy jsou cílem mnoha oblastí výzkumu. Luciferázové systémy se hojně využívají v oblasti genového inženýrství. Používají se také v biomedicínském výzkumu, aby některé buňky získaly viditelné značky. Luciferin lze přidávat do molekul a buněk, aby byly viditelné pod mikroskopem. "Tento trh má nyní hodnotu přibližně 20 miliard liber. Pokud přijdete do nemocnice a necháte si udělat krevní test, který měří virové bílkoviny, rakovinné bílkoviny, hormony, vitamíny, bakteriální bílkoviny, léky, téměř jistě bude využívat tuto techniku."

Struktura fotoforů, orgánů produkujících světlo v bioluminiscenčních organismech, je zkoumána průmyslovými designéry.

Umělecké ztvárnění bioluminiscenčního antarktického kriluZoom
Umělecké ztvárnění bioluminiscenčního antarktického krilu

Bioluminiscenční organismy

Toto je seznam organismů, které mají viditelnou bioluminiscenci:

Suchozemské organismy

Zvířata:

  • Členovci
  • suchozemský měkkýš (tropický suchozemský plž)
    • Quantula striata
  • Annelidi
  • Houby - celkem 71 druhů je bioluminiscenčních, včetně druhů Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus.
    • Houby (viz Foxfire)
      • Hřib Jack O'Lantern (Omphalotus olearius)
      • strašidýlka (Omphalotus nidiformis)
      • Medová houba
      • Panellus stipticus

Ryby

  • Anglerfish
  • Žralok typu Cookie-cutter
  • Ryba na baterky
  • Úhoř říční
  • Lanternfish
  • Mořská sekáčovitá ryba
  • Ryba středního námořníka
  • Pineconefish
  • Viperfish

Světlušky

Navzdory svému jménu jsou světlušky ve skutečnosti brouci, kteří ke svému typickému zelenkavému blikání využívají enzymatickou reakci zahrnující chemickou sloučeninu zvanou luciferin. Předpokládá se, že hlavním účelem jejich blikajícího bříška je kromě varování predátorů před jejich toxicitou také přilákání partnerů.

Mořští bezobratlí

Mikroorganismy

  • Dinoflageláty (např. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
  • Vibrionaceae (např. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
  • Členové mořské bakteriální čeledi Shewanellaceae, Shewanella hanedai a Shewanella woodyi, jsou bioluminiscenční.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2022 - License CC3