Təbiətin tapmacaları: bioluminescence

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Bioluminescence canlı orqanizmlərin öz zülalları ilə və ya simbiotik bakteriyaların köməyi ilə parlama qabiliyyətidir.

Bu gün işıq saçan canlıların 800-ə yaxın növü məlumdur. Onların əksəriyyəti dənizdə yaşayır. Bunlar bakteriyalar, birhüceyrəli bayraqlı yosunlar, radiolaryanlar, göbələklər, planktonik və bitişik koelenteratlar, sifonoforlar, dəniz tükləri, ktenoforlar, exinodermlər, qurdlar, mollyuskalar, xərçəngkimilər, balıqlardır.

Ən parlaq parlayan heyvanlardan bəziləri pirosomlardır (od böcəkləri). Şirin su bioluminescent növləri arasında Yeni Zelandiyanın qarınayaqlı mollyuska Latia neritoides və bir sıra bakteriyalar məlumdur. Quru orqanizmləri arasında göbələklərin müəyyən növləri, yer qurdları, ilbizlər, millipedalar və həşəratlar parlayır.

Mikrokosmos səviyyəsində, yalnız yüksək həssas fotometrlərin köməyi ilə qeyd edə biləcəyimiz çox zəif bir parıltı, reaktiv oksigen növlərinin zəruri, lakin hüceyrələr üçün zəhərli olan fermentlər tərəfindən zərərsizləşdirilməsinin yan təsiridir. qlükoza oksidləşmə prosesi. Onlar həmçinin müxtəlif fosfor zülallarına kimilüminesans üçün lazım olan enerjini təmin edirlər.

İlk bakterial lampalardan biri - parlaq bakteriya mədəniyyəti olan kolba - yüz ildən çox əvvəl holland botanik və mikrobioloq Martin Beijerinck tərəfindən əyləndi. 1935-ci ildə belə lampalar hətta Paris Okeanologiya İnstitutunun böyük zalını işıqlandırırdı və müharibə zamanı sovet mikrobioloqu A. A. Egorova parlaq bakteriyalardan prozaik məqsədlər üçün - laboratoriyanı işıqlandırmaq üçün istifadə etdi.

Bənzər bir təcrübə də həyata keçirə bilərsiniz: çiy balıq və ya əti isti yerə qoyun, bir-iki həftə gözləyin, sonra gecə qalxın (külək tərəfdən!) Və görün nə baş verir - çox güman ki, bakteriyalar yaşayır. qida mühiti başqa bir dünya işığı ilə parlayacaq. Əsasən Photobacterium və Vibrio cinsinə aid olan bakteriyalar və çoxhüceyrəli planktonik orqanizmlər (şəkildə) dənizdə parlayır, lakin əsas işıq mənbəyi ən böyük (3 mm-ə qədər!) Və mürəkkəb birhüceyrəli orqanizmlərdən biridir - gecənin bayraqlı yosunları. işıq.

Bakteriyalarda fosfor zülalları bütün hüceyrəyə səpələnmişdir, birhüceyrəli eukaryotik (hüceyrə nüvəsi olan) orqanizmlərdə isə sitoplazmada membranla əhatə olunmuş veziküllərdə yerləşir. Çoxhüceyrəli heyvanlarda işıq adətən xüsusi hüceyrələr - fotositlər, çox vaxt xüsusi orqanlarda qruplaşdırılan - fotoforlar tərəfindən buraxılır.

Coelenteratların və digər ibtidai heyvanların fotositləri, həmçinin simbiotik fotobakteriyalar hesabına işləyən fotoforlar mexaniki və ya kimyəvi stimullaşdırmadan sonra davamlı və ya bir neçə saniyə ərzində parlayır. Az və ya çox inkişaf etmiş bir sinir sistemi olan heyvanlarda, o, fotositlərin işini idarə edir, xarici stimullara cavab olaraq və ya bədənin daxili mühiti dəyişdikdə onları açır və söndürür.

Hüceyrədaxili ilə yanaşı, dərin dəniz krevetləri, ahtapotlar, mürekkepbalığı və kalamarda parıltının ifrazat tipi var: iki fərqli vəzin ifrazat məhsullarının qarışığı mantiyadan və ya qabığın altından atılır və içəriyə yayılır. parıldayan bulud kimi su, düşməni kor edir.

Bioluminesansın başqa bir klassik nümunəsi odun çürüməsidir. Onlarda parlayan ağacın özü deyil, adi bal göbələklərinin miselyumudur.

Mycena cinsinin daha yüksək göbələklərində də çürüyən ağacda böyüyür, lakin Braziliya və Yaponiya kimi isti bölgələrdə meyvə gövdələri parlayır - adətən göbələklər adlanır (baxmayaraq ki, göbələklər, mayalar və digər göbələklər də göbələkdir, yalnız aşağı olanlar).). Bu cinsin növlərindən biri M. lux-coeli, "mycene - səmavi işıq" adlanır.

Bioluminescence ən təəccüblü tətbiqi transgen bitki və heyvanların yaradılmasıdır. Xromosomlara GFP geni daxil edilmiş ilk siçan 1998-ci ildə yaradılmışdır.

Parlayan zülallar müxtəlif orqanizmlərin xromosomlarına yad genlərin daxil edilməsi üsullarını işləyib hazırlamaq üçün lazımdır: əgər o parlayırsa, bu o deməkdir ki, metod işləyir, siz ondan genomda hədəf geni daxil etmək üçün istifadə edə bilərsiniz. İlk parlaq balıq - transgen zebra balığı (Brachydanio rerio) və Yapon medaka düyü balığı (Orizias latipes) 2003-cü ildə satışa çıxdı.

Parıldayan dəniz

Dənizin parıltısında gecələr üzmək şanslı olanlar bu füsunkar mənzərəni bir ömür boyu xatırlayacaqlar. Çox vaxt parıltının səbəbi gecə işığının (Noctiluca) bayraqlı yosunlarıdır. Bəzi illərdə onların sayı o qədər artır ki, bütün dəniz parlayır. Əgər bəxtiniz gətirmirsə və yanlış zamanda özünüzü isti dənizlərin sahilində tapırsınızsa, dəniz suyunu bankaya tökməyə çalışın və orada bir az şəkər əlavə edin.

Noktilistlər buna lusiferin zülalının aktivliyini artıraraq reaksiya verəcəklər. Suyu silkələyin və mavi parıltıya heyran olun. Və heyran olmaq üçün dayandıqda, təbiətin həll edilməmiş sirlərindən birinə baxdığınızı xatırlaya bilərsiniz: müxtəlif taksonlarda parıltı qabiliyyətinin meydana gəlməsinin təkamül mexanizmlərinin aydın olmaması "Ayrı bir fəsildə qeyd edildi" Darvinin "Növlərin Mənşəyi" əsəri və o vaxtdan bəri elm adamları bu sualın həqiqət işığı olduğunu aydınlaşdıra bilmədilər.

Lüminesans işığı qoruyan funksiyanı yerinə yetirən piqment birləşmələrinə əsaslanan yaxşı işıq şəraitində yaşayan orqanizmlərdə inkişaf edə bilərdi.

Ancaq bir xüsusiyyətin - saniyədə bir foton, iki, on - həm onlar, həm də gecə və dərin dəniz qohumları üçün tədricən toplanması təbii seçimə təsir edə bilməzdi: belə zəif parıltı hətta ən həssas gözlər tərəfindən də hiss olunmur və çılpaq yerdə güclü parıltının hazır mexanizmlərinin görünməsi də qeyri-mümkün görünür. Və hətta bir çox növlərdə parıltının funksiyaları anlaşılmaz olaraq qalır.

Niyə parlayırlar?

Parıldayan bakteriya koloniyaları və göbələklər mikrobları, sporları və ya miseliumları yayan həşəratları cəlb edir. Yeni Zelandiyanın Arachnocampa ağcaqanadının həşərat yeyən sürfələri tutma torunu toxuyur və onu öz bədəni ilə işıqlandıraraq həşəratları cəlb edir.

İşıq çaxmaları yırtıcıları meduzadan, daraqlı jeledən və digər köməksiz və zərif canlılardan qorxuda bilər. Eyni məqsədlə, dayaz suda böyüyən mərcanlar və digər müstəmləkə heyvanları mexaniki stimullaşdırmaya cavab olaraq parlayır və heç kimin toxunmadığı qonşuları da titrəməyə başlayır. Dərin dəniz mərcanları, toxumalarında yaşayan simbiotik yosunların fotosintez etməsinə imkan vermək üçün onlara çatan zəif qısa dalğalı işığı daha uzun dalğa uzunluğu ilə radiasiyaya çevirir.

İşıq lampası olan balıqçı çubuğu

Balıq balıqlarının sırası (Lophiiformes) ən müxtəlifdir (16 ailə, 70-dən çox cins və 225 növ) və bəlkə də dərin dəniz balıqlarının ən maraqlısı. (Bir çoxları dəniz balıqçıları ilə zoologiya dərsliyindən deyil, "Nemonu tapmaq" cizgi filmindən tanışdırlar).

Balıqçı dişiləri böyük ağızları, güclü dişləri və çox uzanan mədəsi olan yırtıcılardır. Bəzən dənizin səthində öz ölçülərindən iki dəfə çox olan balıqları boğan ölü balıq balıqlarına rast gəlinir: yırtıcı dişlərinin quruluşuna görə onu buraxa bilmir. Sırt üzgəcinin birinci şüası sonunda parlaq bir "qurd" (eska) olan "balıq çubuğuna" (illicium) çevrilir. Bu, bioluminescent bakteriyaları ehtiva edən selikli bir bezdir. Eskunu qanla qidalandıran damarların divarlarının genişlənməsi səbəbindən balıq özbaşına bunun üçün oksigen tədarükünə ehtiyacı olan bakteriyaların lüminesansına səbəb ola bilər və ya damarları daraldaraq onu dayandıra bilər.

Adətən, parıltı hər növ üçün fərdi olan bir sıra flaşlar şəklində baş verir. Ceratias holboelli növündə olan Illicium irəli hərəkət edərək arxa tərəfdəki xüsusi kanala çəkilə bilir. Ovunu cəlb edən bu balıqçı, ovunu udana qədər parlaq yemi tədricən ağzına aparır. Qalatheathauma axeli isə yemi ağzında saxlayır.

Fosforların yeri və hətta parlayan ləkələrin yanıb-sönməsinin təbiəti ünsiyyət üçün xidmət edə bilər - məsələn, tərəfdaş cəlb etmək. Amerika atəşböcəyi Photuris versicolor-un dişiləri isə cütləşdikdən sonra başqa bir növün dişilərinin "Morze kodunu döyməyə" başlayırlar, erkəklərini ehtiras üçün deyil, qastronomik məqsədlər üçün cəlb edirlər.

Yaponiya sahillərində kütləvi toyları umitoharu (dəniz atəşböcəyi) - kiçik, 1-2 mm uzunluğunda, Cypridina cinsindən xərçəngkimilər - və kalamar Watasenia scintellans qeyd edir. Təxminən 10 sm uzunluğunda vatazeniya cəsədləri, çadırlarla birlikdə, fotofor mirvariləri ilə nöqtələnmiş və 25-30 sm diametrli bir ərazini işıqlandırır - dənizin bu kalamarların bütün məktəbi ilə necə göründüyünü təsəvvür edin!

Bir çox dərin dəniz sefalopodlarında bədən çox rəngli işıq ləkələri nümunəsi ilə boyanmışdır və fotoforlar çox mürəkkəbdir, reflektorlar və linzalar (bəzən ikiqat və rəngli) ilə yalnız düzgün istiqamətdə parlayan projektor kimi.

Bir çox dərin dəniz planktonik karides parıldamaq qabiliyyətinə malikdir. Əzalarda, bədənin yan tərəflərində və ventral tərəfində, bəzən linzalarla örtülmüş 150-ə qədər fotofor var. Hər bir növ üçün fotoforların yeri və sayı ciddi şəkildə sabitdir və okean dərinliklərinin qaranlığında kişilərə dişiləri tapmağa və hamısını birlikdə - sürülərdə toplamağa kömək edir.