Talaan ng mga Nilalaman:

Mga Bugtong ng Kalikasan: Bioluminescence
Mga Bugtong ng Kalikasan: Bioluminescence

Video: Mga Bugtong ng Kalikasan: Bioluminescence

Video: Mga Bugtong ng Kalikasan: Bioluminescence
Video: 400 Years of Independence Are Over. The Anglo-Soviet Invasion of Iran 2024, Marso
Anonim

Ang bioluminescence ay ang kakayahan ng mga buhay na organismo na kumikinang gamit ang kanilang sariling mga protina o sa tulong ng symbiotic bacteria.

Ngayon, mga 800 species ng makinang na buhay na nilalang ang kilala. Karamihan sa kanila ay nakatira sa dagat. Ang mga ito ay bacteria, unicellular flagellate algae, radiolarians, fungi, planktonic at attached coelenterates, siphonophores, sea feathers, ctenophores, echinoderms, worm, molluscs, crustaceans, fish.

Ang ilan sa mga pinaka-maliwanag na kumikinang na mga hayop ay mga pyrosomes (fire beetle). Sa mga freshwater bioluminescent species, kilala ang New Zealand gastropod mollusk na Latia neritoides at ilang bacteria. Sa mga terrestrial na organismo, kumikinang ang ilang uri ng fungi, earthworm, snails, millipedes at insekto.

Sa antas ng microcosm, ang isang napakahinang glow, na maaari lamang nating irehistro sa tulong ng mga sensitibong photometer, ay isang side effect ng neutralisasyon ng reactive oxygen species ng mga enzyme, na kinakailangan, ngunit nakakalason sa mga cell, na mga kalahok sa ang proseso ng oksihenasyon ng glucose. Nagbibigay din sila ng enerhiya na kinakailangan para sa chemiluminescence sa iba't ibang mga protina ng phosphor.

Bioluminescence
Bioluminescence

Ang isa sa mga unang bacterial lamp - isang flask na may kultura ng makinang na bakterya - ay naaaliw higit sa isang daang taon na ang nakalilipas ng Dutch botanist at microbiologist na si Martin Beijerinck. Noong 1935, ang gayong mga lampara ay nag-iilaw pa sa malaking bulwagan ng Paris Oceanological Institute, at sa panahon ng digmaan ang microbiologist ng Sobyet na si A. A. Gumamit si Egorova ng makinang na bakterya para sa mga layuning pangkaraniwang - upang maipaliwanag ang laboratoryo.

At maaari kang magsagawa ng katulad na eksperimento: ilagay ang hilaw na isda o karne sa isang mainit na lugar, maghintay ng isang linggo o dalawa, at pagkatapos ay bumangon sa gabi (mula sa windward side!) At tingnan kung ano ang mangyayari - malamang na ang bakterya ay naninirahan. ang nutrient medium ay magliliwanag sa isang hindi makamundong liwanag. Ang mga bakterya, pangunahin sa genera na Photobacterium at Vibrio, at mga multicellular planktonic na organismo (nakalarawan) ay kumikinang sa dagat, ngunit ang pangunahing pinagmumulan ng liwanag ay isa sa pinakamalaking (hanggang sa 3 mm!) At mga kumplikadong unicellular na organismo - flagellate algae ng gabi. liwanag.

Sa bakterya, ang mga protina ng phosphor ay nakakalat sa buong cell; sa unicellular eukaryotic (na may cell nucleus) na mga organismo, sila ay matatagpuan sa mga vesicle na napapalibutan ng isang lamad sa cytoplasm. Sa mga multicellular na hayop, ang liwanag ay karaniwang ibinubuga ng mga espesyal na selula - mga photocyte, kadalasang pinagsama sa mga espesyal na organo - mga photophores.

Ang mga photocyte ng coelenterates at iba pang primitive na hayop, pati na rin ang mga photophores na gumagana dahil sa symbiotic photobacteria, ay patuloy na kumikinang o sa loob ng ilang segundo pagkatapos ng mekanikal o kemikal na pagpapasigla. Sa mga hayop na may mas marami o hindi gaanong binuo na sistema ng nerbiyos, kinokontrol nito ang gawain ng mga photocyte, na pinapatay at pinapatay bilang tugon sa panlabas na stimuli o kapag nagbabago ang panloob na kapaligiran ng katawan.

Bilang karagdagan sa intracellular one, sa deep-sea shrimps, octopuses, cuttlefish at pusit, mayroong isang secretory na uri ng glow: isang pinaghalong mga produkto ng pagtatago ng dalawang magkaibang mga glandula ay inilalabas mula sa mantle o mula sa ilalim ng shell at kumakalat sa tubig na parang nagniningning na ulap, bumubulag sa kaaway.

Bioluminescence
Bioluminescence

Ang isa pang klasikong halimbawa ng bioluminescence ay wood rot. Hindi ang puno mismo ang kumikinang sa kanila, ngunit ang mycelium ng ordinaryong honey fungus.

At sa mas mataas na fungi ng genus Mycena, lumalaki din sa isang nabubulok na puno, ngunit sa mainit-init na mga rehiyon tulad ng Brazil at Japan, ang mga namumunga na katawan ay kumikinang - kung ano ang karaniwang tinatawag na mushroom (bagaman ang mga amag, yeast at iba pang fungi ay mga mushroom din, mas mababa lamang ang mga ito.). Ang isa sa mga species ng genus na ito ay tinatawag na M. lux-coeli, "mycene - makalangit na liwanag."

Bioluminescence
Bioluminescence

Ang pinaka-kapansin-pansin na aplikasyon ng bioluminescence ay ang paglikha ng mga transgenic na halaman at hayop. Ang unang mouse na may GFP gene na ipinasok sa mga chromosome ay nilikha noong 1998.

Ang mga kumikinang na protina ay kinakailangan upang gumawa ng mga diskarte para sa pagpapasok ng mga dayuhang gene sa mga chromosome ng iba't ibang mga organismo: kung ito ay kumikinang, nangangahulugan ito na gumagana ang pamamaraan, maaari mo itong gamitin upang ipasok ang isang target na gene sa genome. Ang unang makinang na isda - ang transgenic zebrafish (Brachydanio rerio) at ang Japanese medaka rice fish (Orizias latipes) - ay ipinagbili noong 2003.

Nagliliwanag na dagat

Ang mga mapalad na lumangoy sa dagat sa gabi sa panahon ng ningning nito ay maaalala ang kaakit-akit na tanawing ito sa buong buhay. Kadalasan, ang sanhi ng glow ay ang flagellate algae ng night light (Noctiluca). Sa ilang taon, ang kanilang bilang ay tumataas nang labis na ang buong dagat ay kumikinang. Kung ikaw ay hindi pinalad at natagpuan ang iyong sarili sa baybayin ng mainit na dagat sa maling oras, subukang magbuhos ng tubig-dagat sa isang garapon at magdagdag ng kaunting asukal doon.

Ang mga noctylist ay tutugon dito sa pamamagitan ng pagtaas ng aktibidad ng luciferin protein. Iling ang tubig at humanga sa mala-bughaw na ningning. At kapag huminto ka upang humanga, maaalala mo na tinitingnan mo ang isa sa mga hindi nalutas na misteryo ng kalikasan: ang kakulangan ng kalinawan ng mga mekanismo ng ebolusyon ng paglitaw ng kakayahang lumiwanag sa iba't ibang taxa ay nabanggit sa isang hiwalay na kabanata ng " The Origin of Species" ni Darwin, at mula noon ay hindi na naibigay ng mga siyentipiko ang tanong na ito ay ang liwanag ng katotohanan.

Maaaring magkaroon ng luminescence sa mga organismong naninirahan sa magandang kondisyon ng liwanag, batay sa mga pigment compound na gumaganap ng function na nagpoprotekta sa liwanag.

Ngunit ang unti-unting akumulasyon ng isang katangian - isang photon bawat segundo, dalawa, sampu - kapwa para sa kanila at sa kanilang mga kamag-anak sa gabi at malalim na dagat ay hindi makakaapekto sa natural na pagpili: ang gayong mahinang glow ay hindi nararamdaman kahit na sa mga pinaka sensitibong mata, at ang ang hitsura ng mga handa na mekanismo ng matinding glow sa hubad na lokasyon ay mukhang imposible din. At kahit na ang mga pag-andar ng glow sa maraming mga species ay nananatiling hindi maintindihan.

Bioluminescence
Bioluminescence

Bakit sila kumikinang?

Ang mga kumikinang na bacterial colonies at fungi ay umaakit ng mga insekto na kumakalat ng mga mikrobyo, spores, o mycelium. Ang insectivorous larvae ng New Zealand mosquito Arachnocampa ay humahabi ng isang trap na lambat at iniilawan ito ng kanilang sariling katawan, na umaakit ng mga insekto.

Maaaring takutin ng mga kislap ng liwanag ang mga mandaragit mula sa dikya, suklay na halaya at iba pang walang magawa at banayad na nilalang. Para sa parehong layunin, ang mga korales at iba pang mga kolonyal na hayop na lumalaki sa mababaw na tubig ay kumikinang bilang tugon sa mekanikal na pagpapasigla, at ang kanilang mga kapitbahay, na walang nahawakan, ay nagsisimula ring kumurap. Kino-convert ng deep-sea corals ang mahinang short-wavelength na liwanag na umaabot sa kanila sa radiation na may mas mahabang wavelength, posibleng upang payagan ang symbiotic algae na naninirahan sa kanilang mga tissue na mag-photosynthesize.

Bioluminescence
Bioluminescence

Fishing rod na may bumbilya

Ang pagkakasunud-sunod ng anglerfish (Lophiiformes) ay ang pinaka-magkakaibang (16 na pamilya, higit sa 70 genera at higit sa 225 species) at, marahil, ang pinaka-interesante sa malalim na dagat na isda. (Marami ang pamilyar sa mga mangingisda ng dagat hindi mula sa zoology textbook, ngunit mula sa cartoon na "Finding Nemo").

Ang mga babaeng mangingisda ay mga mandaragit na may malalaking bibig, makapangyarihang mga ngipin, at napakalaki ng tiyan. Minsan ang mga patay na anglerfish ay matatagpuan sa ibabaw ng dagat, na sinasakal ang mga isda ng higit sa dalawang beses sa kanilang laki: hindi ito mailalabas ng mandaragit dahil sa istraktura ng mga ngipin nito. Ang unang sinag ng dorsal fin ay nagiging "fishing rod" (illicium) na may maliwanag na "worm" (eska) sa dulo. Ito ay isang glandula na puno ng mucus na naglalaman ng bioluminescent bacteria. Dahil sa pagpapalawak ng mga dingding ng mga arterya na nagpapakain sa escu ng dugo, ang mga isda ay maaaring arbitraryong maging sanhi ng luminescence ng bakterya na nangangailangan ng supply ng oxygen para dito, o itigil ito, na nagpapaliit sa mga sisidlan.

Karaniwan, ang glow ay nangyayari sa anyo ng isang serye ng mga flash, indibidwal para sa bawat species. Ang Illicium sa species na Ceratias holboelli ay kayang sumulong at umatras sa isang espesyal na channel sa likod. Sa pag-akit ng biktima, unti-unting inililipat ng mangingisdang ito ang makinang na pain sa bibig nito hanggang sa lamunin nito ang biktima. At ang Galatheathauma axeli ay may pain sa bibig.

Ang lokasyon ng mga phosphors at maging ang likas na katangian ng pagkislap ng mga kumikinang na mga spot ay maaaring magsilbi para sa komunikasyon - halimbawa, upang maakit ang isang kapareha. At ang mga babae ng American firefly na Photuris versicolor, pagkatapos ng pag-asawa, ay nagsisimulang "matalo ang Morse code" ng mga babae ng isa pang species, na umaakit sa kanilang mga lalaki hindi para sa amorous, ngunit para sa mga gastronomic na layunin.

Sa baybayin ng Japan, ang mga mass wedding ay ipinagdiriwang ng umitoharu (sea fireflies) - maliliit, 1-2 mm ang haba, mga crustacean ng genus Cypridina - at ang pusit na Watasenia scintellans. Ang mga katawan ng Vatazenia na humigit-kumulang 10 cm ang haba, kasama ang mga galamay, ay may tuldok-tuldok na mga perlas na photophore at nagpapailaw sa isang lugar na 25-30 cm ang lapad - isipin kung ano ang hitsura ng dagat sa isang buong paaralan ng mga pusit na ito!

Bioluminescence
Bioluminescence

Sa maraming mga deep-sea cephalopod, ang katawan ay pininturahan ng isang pattern ng maraming kulay na mga light spot, at ang mga photophores ay napaka-kumplikado, tulad ng isang searchlight na nagniningning lamang sa tamang direksyon na may mga reflector at lens (minsan doble at may kulay).

Maraming deep sea planktonic shrimp ang may kakayahang kuminang. Sa mga limbs, kasama ang mga gilid at sa ventral na bahagi ng katawan, mayroon silang hanggang 150 photophores, kung minsan ay natatakpan ng mga lente. Ang lokasyon at bilang ng mga photophores para sa bawat species ay mahigpit na pare-pareho at sa kadiliman ng kalaliman ng karagatan ay tumutulong sa mga lalaki na makahanap ng mga babae at lahat ng magkakasama - upang magtipon sa mga kawan.

Inirerekumendang: