Bioluminescens
Bioluminescens er levende væseners evne til at producere lys. Ofte sker dette gennem symbiose. Her indeholder den større organisme, ofte i et særligt organ, mikroorganismer, som producerer lyset. Eukaryote protister har særlige organeller, og nogle bakterier producerer også lys. Bioluminescens er resultatet af kemiske processer, hvor den producerede energi frigives som synligt lys. Bioluminescens er dukket op mange gange i løbet af evolutionen.
ATP (adenosintrifosfat), den biologiske energikilde, reagerer med luciferin ved hjælp af enzymet luciferase for at danne et mellemkompleks. Dette kompleks kombineres med ilt og giver en stærkt kemiluminescerende (stærkt lysende) forbindelse.
Gammaproteobakteriernes rolle i produktionen af lys er diskuteret i detaljer i referenceværker. Evnen til at producere lys er en udvidelse af den normale metabolisme: alle kemiske reaktioner producerer nogle få fotoner. Synligt lys produceres, når fotonproduktionen øges. I bakteriernes tilfælde var reaktionens oprindelige funktion sandsynligvis at afgifte overskydende ilt.
Flyvende og glødende Photinus pyralis, en ildflue.
Omphalotus nidiformis
Eksempel på en bioluminescerende svampeart...
...lysende med slukket lys.
Havene
Bioluminescens er hovedsagelig et marint fænomen.
"Det er den fremherskende lyskilde i den største del af jordens beboelige volumen, nemlig det dybe ocean. I modsætning hertil er bioluminescens stort set fraværende (med få undtagelser) i ferskvand, selv i Bajkalsøen".
Bioluminescens findes i havet på alle niveauer: planktoniske, pelagiske og bentiske organismer. Nogle planktongrupper, som f.eks. dinoflagellater og ctenophorer (kæmper) bruger det i de fleste arter. De fleste dybhavslevende marine organismer bruger bioluminescens i en eller anden form. Normalt hører marine lysemissioner til i det blå og grønne lysspektrum, som er de bølgelængder, der lettest kan transmitteres gennem havvand.
Funktioner af bioluminescens
En liste findes på Biolum-websiden.
Camouflage med modlys
Hos nogle blækspruttearter anvendes bakteriel bioluminiscens som modlys, så dyret matcher det lys, der er set nedefra. Hos disse dyr styrer lysorganer kontrasten af denne belysning for at skabe optimal tilpasning. Disse lysorganer er normalt adskilt fra det væv, der indeholder de bioluminescerende bakterier.
Attraktion
Bioluminescens bruges som lokkemiddel til at tiltrække bytte af flere dybhavsfisk som f.eks. havtasken. Et dinglende lokkemiddel på fiskens hoved tiltrækker små dyr inden for rækkevidde. Nogle fisk bruger dog en ikke-bioluminescerende lokkemad.
Cookiecutterhajen bruger bioluminescens til camouflage, men en lille plet på dens underside forbliver mørk og fremstår som en lille fisk for store rovfisk som tun og makrel, der svømmer under den. Når disse fisk forsøger at æde den "lille fisk", bliver de bidt af hajen, som skærer små cirkulære "kageformede" stykker kød ud af sine værter.
Dinoflagellater har en interessant drejning af denne mekanisme. Når et planktonrovdyr registreres gennem bevægelse i vandet, lyser dinoflagellaten op. Dette tiltrækker igen endnu større rovdyr, som vil fortære dinoflagellatens potentielle rovdyr.
En vigtig funktion af bioluminescens er at tiltrække parringerne. Dette ses hos ildfluer, som bruger periodisk blinken i deres bagkrop til at tiltrække partnere i parringstiden. I havmiljøet er dette kun blevet veldokumenteret hos visse små krebsdyr af typen ostrakodyr, men det kan være ret almindeligt.
Frastødning
Visse blæksprutter og små krebsdyr bruger bioluminescens, ligesom mange blæksprutter bruger blæk. En sky af luminescens udsendes, hvilket forvirrer eller afviser et potentielt rovdyr, mens blæksprutten eller krebsdyret flygter i sikkerhed. Alle arter af ildfluer har larver, der lyser for at afvise rovdyr.
Hun af Lampyris noctiluca, den almindelige glødelorm.
Larve af ildflue
Bioteknologi
Bioluminescerende organismer er et mål for mange forskningsområder. Luciferase-systemer er meget udbredt inden for genteknologi. De er også blevet anvendt inden for biomedicinsk forskning til at give nogle celler synlige mærker. Luciferin kan tilsættes til molekyler og celler for at gøre dem synlige i mikroskopet. "Dette marked er nu ca. 20 mia. pund værd. Hvis man går ind på et hospital og får foretaget en blodprøve, der måler virusproteiner, kræftproteiner, hormoner, vitaminer, bakterieproteiner og lægemidler, vil man næsten helt sikkert anvende denne teknik".
Industrielle designere undersøger strukturen af fotoforer, de lysproducerende organer i bioluminescerende organismer, og de er ved at blive undersøgt af industrielle designere.
Kunstnerisk gengivelse af bioluminescerende antarktisk krill
Bioluminescerende organismer
Dette er en liste over organismer, der har synlig bioluminescens:
Landlevende organismer
Dyr:
- Krybdyr
- ildfluer
- klik biller
- glødeorme
- jernbaneorme
- visse mycetophilide fluer
- visse tusindben, f.eks. Geophilus carpophagus.
- visse tusindben som Motyxia.
- et landlevende bløddyr (en tropisk landsnegl)
- Quantula striata
- Annelider
- Svampe - I alt 71 arter er bioluminescerende, herunder arter af Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema og Pleurotus.
- Svampe (se Foxfire)
- Lanternesvamp (Omphalotus olearius)
- spøgelsessvamp (Omphalotus nidiformis)
- Honningsvamp
- Panellus stipticus
Fisk
- Havtaske
- Haj i form af en kagemand
- Lommelygte fisk
- Gulper ål
- Lanternefisk
- Marine øksefisk
- Midshipman fisk
- Fyrrekølle
- Hugormefisk
Ildfluer
På trods af deres navn er ildfluer faktisk biller, der bruger en enzymatisk reaktion med en kemisk forbindelse kaldet luciferin til at producere deres typiske grønlige blinkende lys. Ud over at de muligvis advarer rovdyr om deres giftighed, men man mener, at hovedformålet med deres blinkende bagkrop er at tiltrække partnere.
Marine hvirvelløse dyr
- mange Cnidaria
- Havkuglepenne
- koraller
- Aequorea victoria, en vandmand
- visse Ctenophores eller "kamgeléer"
- visse pighuder (f.eks. Ophiurida)
- visse krebsdyr
- ostracoder
- copepoder
- krill
- to arter af chaetognaths
- visse bløddyr
- visse muslinger og andre toskallede dyr
- visse nøgensnegle, havsnegle
- Blæksprutter
- Bolitaenidae
- rækkefølge Teuthida
- Kolossal blæksprutte
- Mastigoteuthidae
- Sepiolidae
- Mousserende enope blæksprutte
- Vampyrblæksprutte
Mikroorganismer
- Dinoflagellater (f.eks. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
- Vibrionaceae (f.eks. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
- Medlemmer af den marine bakteriefamilie Shewanellaceae, Shewanella hanedai og Shewanella woodyi, er bioluminescerende.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er bioluminescens?
A: Bioluminescens er levende væseners produktion af lys.
Spørgsmål: Hvordan virker bioluminescens?
A: Bioluminescens fungerer gennem kemiske processer, hvor den producerede energi frigives som synligt lys.
Sp: Hvilke organismer producerer bioluminescerende lys?
Svar: Eukaryote protister har særlige organeller, der producerer bioluminescerende lys, og nogle bakterier producerer også denne type lys.
Spørgsmål: Hvor kommer evnen til at producere bioluminescerende lys fra?
A: Evnen til at producere bioluminiscent lys er en udvidelse af den normale metabolisme; alle kemiske reaktioner producerer naturligt nogle få fotoner, og når fotonproduktionen øges, kan man se synligt lys.
Spørgsmål: Hvad var den oprindelige funktion af at producere bioluminiscensent lys i bakterier?
Svar: Den oprindelige funktion af bakteriernes produktion af bioluminiscensent lys var sandsynligvis at afgifte for meget ilt.
Spørgsmål: Hvad er luciferin og luciferase?
Svar: Luciferin og luciferase er komponenter, der er involveret i reaktionen mellem ATP (adenosintrifosfat) og ilt, som producerer en stærkt kemiluminescerende (stærkt lysende) forbindelse.
