Біолюмінесценція у природі

Чи замислювалися Ви запитанням чому деякі тварини світяться уночі? Чому світяться молюски, риби, гриби, ссавці та різноманітні живі організми? Це явище притаманне багатьом представникам природного світу, тим які живуть у ріках, морях та океанах та жителям лісу.

Сьогодні ми з вами поговоримо  про світ природи, про деякі види бактерій, найпростіших, риб, молюсків, грибів та інших істот, а також про ссавців. Стрункі та сильні своїми кінцівками, розумні поглядом, власники густої та пухнастої шерсті і найкрасивіших забарвлень на своїх спинах, таку природну групу тварин вчені називають – ссавці. Тварини цієї групи мають, як і розумову, так і фізичну здатність та силу, а також вони унікальні своїм блискучим мерехтінням у темряві. У глибоку темряву ночі, посеред густого ялинового лісу ми можемо побачити у глибокій темряві тінь вовка, тінь лисиці, ведмедя та навіть оленя. Але насправді відблиск на фоні неба та лісу, який ми спостерігаємо у ссавців,  а також і відблиск очей, це непросто тінь, вчені трактують це явище і називають його – біолюмінесценція. У Чорному та Азовському морях, влітку посеред ночі, ми можемо спостерігати чарівний блиск води, яке зумовлюється біолюмінесценцією одноклітинної тварини ночосвітки. Це явище спричиняє світіння таких водойм, як озера, моря та океани, якщо поверхневий шар наповнений такими мікроорганізмами,  як  Noctiluca miliaris. Насправді, це унікальне явище про яке ми поговоримо нижче.

 

Це природне мерехтіння зачаровує своєю красою, неперевершеним блиском та яскравим світлом. Явище біолюмінесценції було відкрите вченими ще у XVIII столітті, але повність вдалося розкрити цей загадковий механізм блиску та мерехтіння лише у XX столітті. Мерехтіння генерується в каталізованих ензимами  реакціях, зокрема при окиснені люциферину люциферазою, тобто явище світіння живих організмів називають –  біолюмінесценція. У світі природи в переважній більшості випадків  таких реакціях бере участь аденозинтрифосфат. Біолюмінесценція виникає в результаті процесів  біологічного ферментативного окиснення, яке відбувається з участю ферменту люциферази. При допливі кисню воно звичайно посилюється, часто зумовлюється наявністю фотобактерій. Більшість біолюмінесцентних організмів випромінюють синє або зелене світло.

 

Історія  та дослідження біолюмінесценції

Світіння живих організмів у темряві та нічне мерехтіння моря відзначили у світовій історії ще античні автори. Пліній Старший в своїй авторській роботі «Природнича історія» згадує світіння морських організмів. Перелистуючи сторінки книг світової біології ми можемо помітити, що і багато вчених описували світіння моря.  Однак вивчення явища біолюмінесценції почалося в 1668 році, коли представник пневмохімії – Роберт Бойль, використовуючи збудований ним вакуум – насос, продемонстрував, що в багатьох випадках світіння зникає, якщо видалити кисень.  У січні 2021 року вчені виявили явище біолюмінесценції біля берегів Нової Зеландії. Вони спостерігали це у ліхтарної чорночеревої акули, ліхтарної південної акули та у чорної акули. Ці жителі океану мешкають на глибині від 200 до 1000 метрів куди практично не проникає сонячне світло. Ці акули вважаються найбільшими, що світяться. Довжина деяких досягає 2 метрів.

 

Чому тварини світяться?

Тварини світяться з різних причин, це може бути і виживання і комунікація, а також так може проявлятися і захист. Глибоководні кальмари використовують це світло для  збереження і захисту свого життя та кордонів. Деякі риби так маскуються від хижаків, наприклад риба- ліхтар. Глибоководна риба – вудильник використовує свою «мерехтячу вудку» задля приваблення жертви, а от світлячки використовують світло для приваблення свого партнера, де унікальні спалахи діють, як приманка, подібно до мови тварин та ніжного муркотіння. Жителі океанів, а зокрема такі медузи – Aequorea victoria, використовують світло для сигналів у групі, у наземних видів, наприклад гриби  Panellus  stripticus  світіння може приваблювати шкідників та відлякувати комах, а ще це явище економить енергію тварин, адже не потребує багато ресурсів. Деякі організми використовують біолюмінесценцію для маскування,  адже вони створюють світло, яке збігається з інтенсивністю світла, що надходить зверху, роблячи їх менш помітними. Світлячки, глибоководні риби та безхребетні, а також бактерії використовують це явище, проте потрібно пам’ятати, що очі котів світяться завдяки особливій структурі, яка відбиває світло, але це не є біолюмінесценцією.

Очі собак та кішок у темряві

Очі кішок мають складну та цікаву будову і це допомагає їм бачити у темряві набагато краще за людину. Вони відрізняються великою рогівкою та зіницею, яка має здатність розширюватися. Сітківка ока у кішок і також у собак має велику кількість паличкових клітин, які відповідають за чутливість світла і саме завдяки цьому кішки та собаки  мають високий рівень нічного зору. За сітківкою у них розташований унікальний шар, який має назву – тапетум люцидум і він працює, як дзеркало відбиваючи світло назад до зорових клітин. Світло проходить через сітківку, збільшуючи кількість світла, що потрапляє на світлочутливі клітини і покращує зір в умовах слабкого освітлення. Саме тапетум люцидум є причиною того, що очі кішок та собак світяться уночі і людям здається, що ці тварини світиться у темряві. Ця здатність допомагає цим «маленьким хижакам» полювати в умовах темряви. Коли світло від ліхтаря потрапляє в очі кішок та собак, воно відбивається від тапетуму і ми бачимо світло, яке виходить з очей.

Завдяки чутливих до слабкого освітлення паличкоподібних клітин, собаки добре розрізняють людей, будь – які предмети та рух у темряві. Це міф про те, що світ у їхніх очах чорно – білий, вчені доводять що це неправда, світ їм постає у відтінках синього та жовтого. Окрім того, вчені припускають, що можливо собаки можуть бачити ультрафіолетове світло. У день гострота зору ссавців в 3-4 рази нижча ніж у людини, а вночі у 3 – 4 рази вища ніж у людини.

 

Висновок

Отже, усі природні живі організми та тварини, світяться саме завдяки таким явищам, як біолюмінесценція природних організмів та спеціальна структура в очах ссавців – тапетум, яка відбиває світло, допомагає краще бачити тваринам у темряві та виблискувати, підсилюючи світло, що потрапляє в око. Світіння є результатом відбитого світла, а не власного світіння очей.