Bioluminescencja w przyrodzie

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego niektóre zwierzęta świecą w nocy? Dlaczego mięczaki, ryby, grzyby, ssaki i inne żywe organizmy świecą? Zjawisko to jest nieodłącznym elementem wielu przedstawicieli świata przyrody, w tym tych żyjących w rzekach, morzach i oceanach oraz mieszkańców lasów.

Dziś porozmawiamy o świecie przyrody, o niektórych rodzajach bakterii, pierwotniaków, ryb, mięczaków, grzybów i innych stworzeń, a także ssaków. Smukłe i silne w kończynach, inteligentne w oczach, posiadające gęste i puszyste futro oraz najpiękniejsze kolory na grzbietach, naukowcy nazywają tę naturalną grupę zwierząt – ssakami. Zwierzęta z tej grupy mają zarówno zdolności umysłowe, jak i fizyczne oraz siłę, a także są wyjątkowe ze względu na ich wspaniały blask w ciemności. W głębokiej ciemności nocy, w środku gęstego świerkowego lasu, możemy zobaczyć cień wilka, cień lisa, niedźwiedzia, a nawet jelenia w głębokiej ciemności. Ale w rzeczywistości błysk na tle nieba i lasu, który widzimy u ssaków, a także błysk oczu, to nie tylko cień, naukowcy interpretują to zjawisko i nazywają je bioluminescencją. W Morzu Czarnym i Azowskim, w środku nocy latem, możemy zobaczyć magiczny blask wody spowodowany bioluminescencją jednokomórkowego zwierzęcia, muchy nocnej. Zjawisko to powoduje, że zbiorniki wodne, takie jak jeziora, morza i oceany, świecą, jeśli warstwa powierzchniowa jest wypełniona mikroorganizmami, takimi jak Noctiluca miliaris. W rzeczywistości jest to wyjątkowe zjawisko, które omówimy poniżej.

To naturalne migotanie fascynuje swoim pięknem, niezrównanym blaskiem i jasnym światłem. Zjawisko bioluminescencji zostało odkryte przez naukowców w XVIII wieku, ale dopiero w XX wieku tajemniczy mechanizm świecenia i migotania został w pełni zrozumiany. Migotanie jest generowane w reakcjach katalizowanych przez enzymy, w szczególności, gdy lucyferyna jest utleniana przez lucyferazę, czyli zjawisko świecących organizmów żywych nazywane jest bioluminescencją. W świecie przyrody adenozynotrifosforan jest zaangażowany w zdecydowaną większość takich reakcji. Bioluminescencja występuje w wyniku biologicznych procesów enzymatycznego utleniania z udziałem enzymu lucyferazy. Jest ona zwykle wzmacniana przez dodanie tlenu, często z powodu obecności fotobakterii. Większość organizmów bioluminescencyjnych emituje niebieskie lub zielone światło.

Historia i badania nad bioluminescencją

Świecenie żywych organizmów w ciemności i nocny blask morza zostały odnotowane w historii świata przez starożytnych autorów. Pliniusz Starszy wspomina o świeceniu organizmów morskich w swoim dziele Historia naturalna. Przerzucając strony światowych podręczników biologii, możemy zauważyć, że wielu naukowców również opisywało morską poświatę. Jednak badania nad zjawiskiem bioluminescencji rozpoczęły się w 1668 roku, kiedy to Robert Boyle, przedstawiciel chemii pneumatycznej, wykorzystując zbudowaną przez siebie pompę próżniową, wykazał, że w wielu przypadkach blask znika po usunięciu tlenu. W styczniu 2021 r. naukowcy odkryli zjawisko bioluminescencji u wybrzeży Nowej Zelandii. Zaobserwowali ją u żarłacza czarnopłetwego, żarłacza południowego i żarłacza czarnopłetwego. Ci mieszkańcy oceanów żyją na głębokości od 200 do 1000 metrów, gdzie prawie nie przenika światło słoneczne. Rekiny te są uważane za największe świecące rekiny. Niektóre z nich osiągają nawet 2 metry długości.

Dlaczego zwierzęta świecą?

Zwierzęta świecą z różnych powodów, w tym dla przetrwania i komunikacji, a także może to być sposób na obronę. Kałamarnice głębinowe używają tego światła, aby zachować i chronić swoje życie i granice. Niektóre ryby używają go do kamuflażu przed drapieżnikami, takimi jak latarniowiec. Latarnik głębinowy używa swojej „migoczącej wędki”, aby przyciągnąć zdobycz, podczas gdy świetliki używają światła, aby przyciągnąć partnera, gdzie unikalne błyski działają jak przynęta, podobna do języka zwierząt i delikatnego mruczenia. W oceanach, takich jak meduza Aequorea victoria, światło jest używane do sygnalizowania w grupie, podczas gdy u gatunków lądowych, takich jak grzyb Panellus stripticus, świecenie może przyciągać szkodniki i odstraszać owady, a zjawisko to oszczędza energię zwierząt, ponieważ nie wymaga wielu zasobów. Niektóre organizmy wykorzystują bioluminescencję do kamuflażu, ponieważ wytwarzają światło, które odpowiada intensywności światła pochodzącego z góry, dzięki czemu są mniej widoczne. Świetliki, ryby głębinowe i bezkręgowce oraz bakterie wykorzystują to zjawisko, ale pamiętaj, że oczy kotów świecą dzięki specjalnej strukturze, która odbija światło, ale nie jest to bioluminescencja.

Oczy psów i kotów w ciemności

Oczy kotów mają złożoną i interesującą strukturę, która pomaga im widzieć w ciemności znacznie lepiej niż ludzie. Mają dużą rogówkę i źrenicę, która może się rozszerzać. Siatkówka kotów i psów ma dużą liczbę komórek pręcikowych, które są odpowiedzialne za wrażliwość na światło, dlatego koty i psy mają wysoki poziom widzenia w nocy. Za siatkówką znajduje się unikalna warstwa zwana tapetum lucidum, która działa jak lustro odbijające światło z powrotem do komórek wzrokowych. Światło przechodzi przez siatkówkę, zwiększając ilość światła docierającego do komórek światłoczułych i poprawiając widzenie w warunkach słabego oświetlenia. To właśnie tapetum lucidum powoduje, że oczy kotów i psów świecą w nocy i sprawiają, że ludziom wydaje się, że zwierzęta te świecą w ciemności. Ta zdolność pomaga tym „małym drapieżnikom ” polować w ciemności. Kiedy światło latarki pada na oczy kotów i psów, odbija się od tapetum i widzimy światło wydobywające się z oczu.

Dzięki komórkom w kształcie pręcików, które są wrażliwe na słabe światło, psy mogą rozróżniać ludzi, przedmioty i ruch w ciemności. To mit, że świat w ich oczach jest czarno-biały, ale naukowcy dowodzą, że to nieprawda, świat jawi się im w odcieniach niebieskiego i żółtego. Ponadto naukowcy sugerują, że psy mogą być w stanie zobaczyć światło ultrafioletowe. W ciągu dnia ostrość wzroku ssaków jest 3-4 razy niższa niż u ludzi, a w nocy jest 3-4 razy wyższa niż u ludzi.

Wnioski.

Tak więc wszystkie naturalne organizmy żywe i zwierzęta świecą dzięki takim zjawiskom jak bioluminescencja naturalnych organizmów i specjalna struktura w oczach ssaków – tapetum, które odbija światło, pomaga zwierzętom lepiej widzieć w ciemności i błyszczy, wzmacniając światło wpadające do oka. Luminescencja jest wynikiem odbitego światła, a nie własnej luminescencji oka.