Сиянието се счита за често срещано явление в природата. Следователно способността да се излъчва светлина с помощта на проста химическа реакция, или биолуминесценция, се появява в най-малко 50 различни видовегъби, светулки и дори ужасяващи морски обитатели. С помощта на тази реакция светещите същества извличат много ползи за себе си: те прогонват хищници, привличат плячка, освобождават клетките си от кислород или просто се справят със съществуването във вечния мрак на дълбините на океана.

По един или друг начин луминисценцията е един от най-гениалните инструменти на живота и ние ще ви представим списък с най-необичайните и странни създания, способен да свети в тъмното. Много от тези видове в момента са изложени в Американския музей по естествена история в Ню Йорк.

Женски и мъжки морски монах

Адски калмар

Светещи медузи

Какво необичайно и невероятни съществане се среща в морето или в дълбините на океана. Следните лилави същества със зелени рамки живеят в Тихия океан край бреговете на Северна Америка. Тези медузи са способни да генерират два вида блясък наведнъж. Биолуминесцентният има лилаво-синьо сияние и се произвежда от химическа реакция между калций и протеин. И тази реакция, от своя страна, причинява сияние около ръба на медузата, образувайки зелен флуоресцентен протеин и след това зелено сияние. Учените широко използват тази характеристика на съществото, за да изучават визуализацията на процесите в тялото.

Огнена вода

Със сигурност малко хора знаят, че в природата съществува феномен, който може да се сравни със светещ океан. Никой обаче не би отказал да гледа със собствените си очи яркосиния неонов прибой на океана. Работата е там, че водата е пълна с динофлагелати, едноклетъчни планктонни същества с опашки, които са разпространени на впечатляващи площи край брега. Учените смятат, че тези същества обитават нашата планета от милиард години, а през последните няколко хилядолетия озадачените хора са склонни да припишат това явление на мистериозната магия на морските богове.

Голяма уста

За да търси храна, тази риба първо използва биолуминесценция, за да произведе флуоресценция под формата на червени светлини в областта близо до носа си, а след това излъчва червени импулси, за да открие скариди. Когато се намери плячка, се изпраща сигнал за отключване и челюстта се активира. Изобретателният хищник се възползва от факта, че скаридите, както много други обитатели на морето, не могат да разпознаят червената светлина.

Systellaspis скариди

Въпреки това, не всички скариди са толкова гъвкави и лесно достъпни за хищници. Например скаридите sistellaspis имат отлична защита, включително срещу едроуста. Тези скариди обезоръжават хищниците, като изплюват неприятна, светеща течност от опашката си точно пред устата им.

Коралова стена

Висока 1000 фута кървава стена, направена от светещи корали, е открита на Каймановите острови. това интересен феноменстана възможно поради факта, че много биолуминесцентни същества намериха убежище тук. Много гмуркачи с ентусиазъм правят снимки как коралите трансформират червения си цвят в невероятно зелено сияние.

Модерната „златна рибка“ трябва да е с наноразмер и да флуоресцира със зеленикава светлина

Дълги години зеленият флуоресцентен протеин (GFP) изглеждаше като безполезно биохимично любопитство, но през 90-те години той се превърна в ценен инструмент в биологията. Тази уникална естествена молекула флуоресцира не по-зле от синтетичните багрила, но за разлика от тях е безвредна. С помощта на GFP можете да видите как клетката се дели, как импулсът се движи по нервно влакно или как метастазите се „разпространяват“ в тялото на лабораторно животно. Днес Нобеловата награда за химия се присъжда на трима учени, работещи в Съединените щати за откриването и развитието на този протеин.

За да получат първата порция от новия протеин, изследователите са уловили медузи с ръчни мрежи - хвърляйки мрежа, като стареца от приказката на Пушкин. Най-удивителното е, че странният протеин, изолиран от тези медузи от медузите, след няколко десетилетия се превърна в истинска „златна рибка“, която изпълнява най-много съкровени желанияклетъчни биолози.

Какво е GFP?

GFP принадлежи към най-голямата и най-разнообразна група от молекули в живите организми, които са отговорни за много биологични функции: протеини. Той наистина зелено, въпреки факта, че повечето протеини не са оцветени (откъдето идва и името им - протеин).

Малкото цветни протеини имат своя цвят поради наличието на непротеинови молекули - „допълнителни тежести“. Например, хемоглобинът в нашата кръв се състои от небелтъчна червено-кафява молекула хем и безцветна протеинова част - глобин. GFP е чист протеин без „добавки“: верижна молекула, която се състои от безцветни „връзки“ - аминокиселини. Но след синтеза, ако не чудо, то поне се случва трик: веригата се свива в „топка“, придобивайки зелен цвят и способността да излъчва светлина.

В клетките на медузите GFP работи в тандем с друг протеин, който излъчва синя светлина. GFP абсорбира тази светлина и излъчва зелено. Защо дълбоководната медуза Aequorea victoria свети в зелено, учените все още не разбират. Със светулките всичко е просто: по време на сезона на чифтосване женската запалва „фар“ за мъжките - нещо като съобщение за брак: зелено, с височина 5 мм, търси партньор в живота.

В случая с медузите това обяснение не е подходящо: те не могат активно да се движат и да се противопоставят на теченията, така че дори да подават сигнали един на друг, самите те не могат да плуват „към светлината“.

Осаму Шимомура: Не можете да извадите медуза без затруднения

Всичко започва през 50-те години на миналия век, когато Осаму Шимомура започва да изучава дълбоководната светеща медуза Aequorea victoria в морската лаборатория Friday Harbor в Съединените щати. Трудно е да си представим по-„празно“ научно любопитство: хората с очила се заинтересуваха защо непознато желатиново същество свети в тъмнината на дълбокото море. Ако изучавах отровата на медузите, би било по-лесно да си представя перспективата за практическо приложение.

Оказа се, че е невъзможно да се ловят медузи с промишлен трал: те са сериозно наранени, така че трябваше да ги ловим с ръчни мрежи. За улесняване на „творчеството“ научна работапод ръководството на упорит японец, те проектират специална машина за рязане на медузи.

Но научното любопитство, съчетано с японската педантичност, дало резултати. През 1962 г. Шимомура и колеги публикуват статия, в която съобщават за откриването на нов протеин, наречен GFP. Най-интересното е, че Shimomura не се интересуваше от GFP, а от друг протеин на медуза, aequorin. GFP беше открит като „свързан продукт“. До 1979 г. Шимомура и колегите са характеризирали подробно структурата на GFP, която, разбира се, е била интересна, но само за няколко специалисти.

Мартин Чалфи: протеин от медуза без медуза

Пробивът дойде в края на 1980-те и началото на 1990-те години, воден от Мартин Чалфи, вторият от „троицата” Нобелови лауреати. Използване на методи генно инженерство(който се формира 15-20 години след откриването на GFP), учените се научиха да вмъкват GFP гена в бактерии, а след това в сложни организми и ги принудиха да синтезират този протеин.

По-рано се смяташе, че за да придобие флуоресцентни свойства, GFP изисква уникална биохимична „среда“, която съществува в тялото на медузата. Chalfie доказа, че пълноценен луминисцентен GFP може да се образува и в други организми, като е достатъчен един ген. Сега учените имаха този протеин „под прикритие“: не в морските дълбини, но винаги под ръка и в неограничени количества. Откриха се безпрецедентни перспективи за практическо приложение.

Генното инженерство позволява GFP генът да бъде вмъкнат не просто „някъде“, а прикрепен към гена на специфичен протеин, който интересува изследователя. В резултат на това този протеин се синтезира със светещ етикет, който позволява да се види под микроскоп на фона на хиляди други клетъчни протеини.

Революционната природа на GFP е, че ви позволява да „маркирате“ протеин в жива клетка и самата клетка да го синтезира, а в епохата преди GFP почти цялата микроскопия се извършва върху „фиксирани“ препарати. По същество биохимиците са изучавали „моментни снимки“ на биологични процеси „по време на смъртта“, като приемат, че всичко в лекарството остава такова, каквото е било по време на живота. Сега е възможно да се наблюдават и записват на видео много биологични процеси в живия организъм.

Щандът за плодове на Роджър Циен

Третият нобелов лауреат като цяло не е „открил” нищо. Въоръжени със знанията на другите за GFP и методите генно инженерство, в лабораторията на Роджър Циен (Qian Yongjian, Roger Y. Tsien), учените започнаха да създават "по образ и подобие" на нови флуоресцентни протеини, които по-добре отговарят на техните нужди. Значителните недостатъци на „естествения“ GFP са елиминирани. По-специално, протеинът от медуза свети ярко, когато е облъчен с ултравиолетова светлина, но за изучаване на живи клетки е много по-добре да се използва видима светлина. В допълнение, "естественият" протеин е тетрамер (молекулите са събрани в групи от четири). Представете си, че четирима шпиони (GFP) трябва да наблюдават четири индивида („белязани катерици“), като през цялото време се държат за ръце.

Чрез промяна на отделните структурни елементи на протеина, Tsien и колегите му разработиха модификации на GFP, които бяха лишени от тези и редица други недостатъци. Сега те се използват от учени по целия свят. В допълнение, екипът на Tsien създаде "дъга" от флуоресцентни протеини, вариращи от синьо до червено-виолетово. Tsien кръсти цветните си протеини на плодове със съответните цветове: mBanana, tdTomato, mStrawberry (ягода), mCherry (череша), mPlum (слива) и т.н.

Tsien направи списъка с разработките си като щанд за плодове не само с цел популяризиране. Според него, както няма един най-добър плод за всички случаи, така няма и един най-добър флуоресцентен протеин: за всеки конкретен случай трябва да изберете „вашия“ протеин (и сега има от какво да избирате). Необходим е арсенал от многоцветни протеини, когато учените искат да наблюдават едновременно няколко вида обекти в една клетка (това обикновено се случва).

Нова стъпка в проектирането на флуоресцентни протеини беше създаването на "фотоактивируеми" протеини. Те не флуоресцират (и следователно не се виждат под микроскоп), докато изследователят не ги „освети” с помощта на краткотрайно облъчване със специално подбран лазер. Лазерният лъч е подобен на функцията за осветяване в компютърните приложения. Ако един учен не се интересува от всички протеинови молекули, а само от едно конкретно място и започвайки от определена точка, тогава можете да „изберете“ тази област с помощта на лазерен лъч и след това да наблюдавате какво се случва с тези молекули. Например, можете да „активирате“ една от десетките хромозоми и след това да наблюдавате как тя „пътува“ през клетката по време на деленето, а останалите хромозоми няма да ви пречат.

Сега учените са отишли ​​още по-далеч: наскоро са създадени флуоресцентни хамелеонови протеини, които след специално облъчване променят цвета си и тези промени са обратими: можете да „превключите“ молекулата от един цвят в друг много пъти. Това допълнително разширява възможностите за изучаване на процесите в живата клетка.

Благодарение на развитието през последното десетилетие флуоресцентните протеини се превърнаха в един от основните инструменти за изследване на клетките. Около седемнадесет хиляди научни статии вече са публикувани само за GFP или изследвания, които го използват. През 2006 г. лабораторията на Friday Harbor, където беше открит GFP, издигна паметник, изобразяващ молекулата GFP, висока 1,4 m, тоест около сто милиона пъти по-голяма от оригинала.

GFP от медузите Aequorea е най-доброто доказателство, че хората трябва да защитят разнообразието от „безполезни“ видове диви животни. Преди около двадесет години никой не би си представил, че екзотичен протеин от неизвестна медуза ще стане основният инструмент на клетъчната биология на 21 век. Повече от сто милиона години еволюцията създаде молекула с уникални свойства, които никой учен или компютър не може да конструира „от нулата“. Всеки от стотиците хиляди растителни и животински видове синтезира хиляди свои собствени биологични молекули, по-голямата част от които все още не са проучени. Може би този огромен жив архив съдържа голяма част от това, от което човечеството ще се нуждае един ден.

Нарастващата достъпност на „високотехнологичната“ молекулярна биология доведе до факта, че светещите протеини започнаха да се използват не само в сериозни изследвания.

Зелена флуоресцентна свинска мас

През 2000 г., по молба на съвременния художник Едуардо Кац, френски генетик „направи“ зелен флуоресцентен заек на име Алба. Експериментът нямаше научни цели: Алба беше „произведение на изкуството“ на художника Кац в посоката, която той изобрети - трансгенно изкуство. заек (съжалявам, произведение на изкуството Katz) беше показано на различни изложби, пресконференции и други събития, които привлякоха много внимание.

През 2002 г. Алба неочаквано почина и около нещастното животно възникна скандал в пресата поради противоречия между учения-изпълнител и художника-клиент. Защитавайки своя колега от атаките на Кац, френски генетици например твърдят, че Алба всъщност не е толкова зелена и светеща, колкото изглежда на снимките. Но ако говорим за изкуство, защо да не го разкрасим с Photoshop?

Човешкото генно инженерство противоречи на медицинската етика, така че е малко вероятно флуоресцентните протеини да се използват в легални медицински институции за диагностика и подобни цели. Все пак може да се предположи, че козметичните салони и други по-малко контролирани заведения ще проявят интерес към новите възможности. Представете си например естествени нокти или устни (без лакове и червила!), които променят цвета си в зависимост от осветлението и дори светят в тъмното, ако някой хареса... Или шарка върху кожата, образувана от собствените й флуоресцентни клетки, които става видима, само ако я осветиш със специална лампа, вместо татуировки, които се гледат от всички и трудно се премахват.

Партньорски новини

Биолуминесценцията е способността на живите организми да светят. Основава се на химични процеси, при които освободената енергия се освобождава под формата на светлина. Биолуминесценцията служи за привличане на плячка, партньори, комуникация, предупреждение, камуфлаж или възпиране.

Учените смятат, че биолуминесценцията се е появила на етапа на преход от анаеробни към аеробни форми на живот като защитна реакция на древните бактерии към „отровата“ - кислорода, който се отделя от зелените растения по време на фотосинтезата. Биолуминесценцията се среща в бактерии, гъбички и доста широк спектър от представители на животинския клас - от протозои до хордови. Но е особено разпространен сред ракообразните, насекомите и рибите.

Бактериите помагат на организмите да „създават“ светлина или се справят сами с тази задача. В този случай светлината може да се излъчва както от цялата повърхност на тялото, така и от специални органи - жлези, предимно от кожен произход. Последните присъстват в много морски животни, а сред сухоземните - в насекоми, някои земни червеи, стоножки и др.

Обикновена светулка

Може би най-известният от биолуминесцентите. Семейство Светулки ( Lampyridae) има около 2000 вида. Тропиците и субтропиците могат да се похвалят с най-голямо разнообразие от тези бръмбари, но на територията бившия СССРИмаше само седем рода и около 20 вида от тези насекоми. Е, те се нуждаят от светлина съвсем не „за да имаме светлина в най-тъмната нощ“, а за комуникация помежду си, било то сигнали за повикване на мъжки в търсене на женски, мимикрия (при околна светлина, например, светлината на електрическа крушка или луната, осветяваща тревата ), защита на територия и др.

Обикновена светулка / ©Flickr

Ночесветка

Noctiluca scintillans, или нощна светлина, принадлежи към вида на така наречените динофлагелати. Понякога се наричат ​​също динофлагелатни водорасли поради способността им да фотосинтезират. Всъщност повечето от тях са флагелати с развита вътреклетъчна обвивка. Именно динофлагелатите са отговорни за известните „червени приливи“, явления, които са толкова плашещи, колкото и красиви. Но особено великолепно, разбира се, е синьото „осветление“ на нощните светлини, което може да се наблюдава през нощта във водите на морета, океани и езера. Както червеният цвят, така и синьото сияние са причинени от изобилието на тези удивителни малки организми във водата.

Вода, „осветена“ от нощни светлини / ©Flickr

Монк

Този невинен вид риба дявол получава името си костни рибиполучил благодарение на изключително непривлекателния си външен вид. Преценете сами:

Дълбоководна риба монах / ©Flickr

Морските дяволи имат „лоша захапка“, поради което устата им е постоянно отворена и от нея стърчат остри зъби с шипове. Тялото на рибата е покрито с голям брой кожни израстъци, туберкули и плаки. Не е изненадващо, че тези морски „квазимодоси“ предпочитат да живеят на голяма дълбочина - очевидно така се крият от недоброжелателни очи. Но сериозно, тези риби са много интересни. Те се отличават от другите обитатели на подводния свят, наред с други неща, от предната част на гръбната перка, която се намира точно над устата. Това светещо „фенерче“ е необходимо на морския монах не за осветяване на пътя им, а за привличане на плячка.

Гъбични комари

Не по-малко изненадващи са и други биолуминесценти - род гъбни комари от семейството на гъбните комари. Преди това този род се наричаше Болитифила, което означава „любител на гъбите“. Сега е преименуван на Arachnocampa- „ларва на паяк“. Факт е, че ларвата на този комар тъче истински мрежи. Току-що излюпените ларви са с дължина само 3-5 mm, но в последния етап на развитие те растат до 3 cm, тъй като тези комари прекарват по-голямата част от живота си в ред за да се хранят и привличат плячка, те тъкат на тавана на пещерите има нещо като гнездо от коприна, висящи краищата на лепкави нишки, които се осветяват от собственото им тяло. Разпространен в пещери и пещери в Австралия и Нова Зеландия.

Ларви на гъбични комари / ©Flickr

неонова гъба

За съжаление, това е чудо на природата - изумително красива луминисцентна гъба Хлорофос Мицена– няма да го намерите в нашия район. За да го видите, трябва да отидете в Япония или Бразилия. И дори там ще трябва да изчакате дъждовния сезон, когато тези невероятни зелени гъби се появяват от буквално „пламтящи“ спори.

Не е известно дали това чудо е годно за консумация или не. Малко хора обаче биха се осмелили да сервират такава светеща чиния на масата. Ако решите да го търсите, препоръчваме да погледнете в основата на стволовете на дърветата, до паднали или отсечени клони, купчини листа или просто върху влажна почва.

Неонови гъби / © Flickr

Гигантски калмари

Това е най-големият биолуминесцентен калмар ( Taningia danae) и може би най-много красива гледкатези животни като цяло. Науката познава екземпляр с дължина 2,3 м и тегло около 161 кг! Въпреки това не е толкова лесно да се види тази величествена красота: тя живее на дълбочина от около 1000 м и се среща в тропически и субтропични води. Въпреки красотата Taningia danae- агресивен хищник. Преди да се хвърли върху плячката си, калмарът излъчва кратки светкавици с помощта на специални теларазположени върху пипалата. За какво са тези светкавици? Е, очевидно не за да „предупреди“ жертвата. Учените смятат, че те са необходими или за заслепяване на дълбоководни обитатели, или за оценка на разстоянието до цел. Колоритното шоу също помага на животното да съблазни женска.

Гигантски биолуминесцентни калмари / ©Flickr


В. ЛУНКЕВИЧ.

Валериан Викторович Лункевич (1866-1941) - биолог, учител, изключителен популяризатор.

ориз. 1. Нощна лампа "Морска свещ".

ориз. 3. Риба въдичар.

ориз. 4. Светещи рибки.

ориз. 6. Коралов клон със светещи полипи.

ориз. 5. Светещ главоного.

ориз. 7. Женска светулка.

ориз. 8. Светещ орган при главоногите: а - светла част, напомняща леща; b - вътрешен слой от светещи клетки; c - слой от сребърни клетки; d - слой от тъмни пигментни клетки.

Кой от нас не е имал възможност да се възхищава на топлото лятна вечерзеленикави светлини на светулки, като стрели, прорязващи въздуха в различни посоки? Но колко хора знаят, че не само някои буболечки, но и други животни, особено жителите на моретата и океаните, са надарени със способността да светят?

Всеки, прекарал лятото на брега на Черно море, не веднъж е бил свидетел на едни от най-красивите зрелища на природата.

Идва нощта. Морето е спокойно. Малки вълнички се плъзгат по повърхността му. Изведнъж на гребена на една от най-близките вълни блесна светлинна ивица. Зад нея блесна друга, трета... Много са. Те ще искрят за миг и ще избледнеят заедно с разбитата вълна, само за да светнат отново. Стоиш, гледаш омагьосан милионите светлини, обливащи със светлината си морето, и питаш - какво има?

Тази загадка отдавна е решена от науката. Оказва се, че светлината се излъчва от милиарди микроскопични същества, известни като нощни светлини (фиг. 1). Топлата лятна вода благоприятства тяхното размножаване и след това те се втурват през морето в безброй орди. В тялото на всяка такава нощна светлина са разпръснати жълтеникави топчета, които излъчват светлина.

Нека сега „се придвижим напред“ към едно от тропическите морета и да се потопим в неговите води. Тук картината е още по-великолепна. Тук някои странни животни плуват или в спокойна тълпа, или сами: те приличат на чадъри или камбани, направени от гъсто желе. Това са медузи: големи и малки, тъмни и светещи ту сини, ту зелени, ту жълти, ту червеникави. Сред тези движещи се многоцветни „фенери“ спокойно, бавно се носи гигантска медуза, чийто чадър е с ширина от шестдесет до седемдесет сантиметра (фиг. 2). В далечината се виждат риби, излъчващи светлина. Лунната риба се втурва стремглаво, като луната сред други светещи звездни риби. Една от рибите има ярко горящи очи, друга има израстък на главата, чийто връх прилича на запалена електрическа лампа, третата има дълъг шнур с „фенерче“ в края, висящ от горната челюст (фиг. 3). ), а някои светещи риби са изцяло изпълнени със сияние благодарение на специални органи, разположени по тялото им като електрически крушки, нанизани на жица (фиг. 4).

Слизаме долу - там, където светлината на слънцето вече не прониква, където, изглежда, трябва да има вечен, непрогледен мрак. И тук-там „светлини горят”; и тук мракът на нощта е прорязан от лъчи, излъчвани от тялото на различни светещи животни.

включено морско дъно, сред камъните и водораслите гъмжат светещи червеи и мекотели. Техните голи тела са осеяни с лъскави ивици, петна или точки, като диамантен прах; по первазите на подводните скали има морски звезди, обляни от светлина; Ракът незабавно се гмурка във всички ъгли на ловната си територия, осветявайки пътя пред себе си с огромни очи, подобни на шпионка.

Но най-великолепният от всички е един от главоногите: той е изцяло окъпан в лъчи с ярко син цвят (фиг. 5). Миг - и светлината угасна: сякаш електрически полилей беше изключен. След това светлината се появява отново - отначало слаба, после все по-ярка, сега тя се лее в лилаво - цветовете на залеза. И след това отново изгасва, само за да пламне отново за няколко минути с цвета на нежна зелена листна маса.

IN подводен святМожете да видите и други цветни картини.

Нека си спомним добре познатата клонка червен корал. Този клон е домът на много прости животни - полипи. Полипите живеят в огромни колонии, които приличат на храсти. Полипите изграждат своя дом от вар или рогово вещество. Такива жилища се наричат ​​полипняци, а клон от червен корал е частица от полипняк. Подводните скали на места са изцяло покрити с цяла горичка от различни по форма и цвят коралови храсти (фиг. 6) с много малки камери, в които седят стотици хиляди полипи - животни, които приличат на малки бели цветя. В много полипови гори полипите изглеждат обхванати от пламъци, образувани от множество светлини. Светлините понякога горят неравномерно и периодично, променяйки цвета си: внезапно ще блестят с виолетова светлина, след това ще се превърнат в червено, или ще блестят с бледо синьо и след като преминат през цял набор от преходи от синьо към зелено, ще замръзнат на цвят на изумруд или изгасват, образувайки черни сенки около себе си, и там отново ще пламнат преливащи се искри.

Сред обитателите на сушата има светещи животни: това са почти изцяло бръмбари. В Европа има шест вида такива бръмбари. В тропическите страни има много повече от тях. Всички те съставляват едно семейство лампириди, тоест светулки. „Осветяването“, което понякога се извършва от тези буболечки, е много зрелищно зрелище.

Една вечер бях във влак от Флоренция за Рим. Изведнъж вниманието ми беше привлечено от хвърчащи искри край каретата. Първоначално те можеха да бъдат сбъркани с искри, изхвърлени от комин на локомотива. Поглеждайки през прозореца, видях, че нашият влак се втурва напред през лек, прозрачен облак, изтъкан от малки златисто-сини светлини. Те блестяха навсякъде. Те кръжаха, пронизваха въздуха със сияещи дъги, разрязваха го различни посоки, пресече, потъна и отново пламна в мрака на нощта, падайки на земята в огнен дъжд. А влакът се втурна все по-напред, обвит в магически воал от светлини. Това незабравимо зрелище продължи пет минути, че и повече. След това избягахме от облака от горящи прахови частици, оставяйки ги далеч зад нас.

Това бяха безброй светулки, нашият влак се блъсна в средата на тези незабележими на вид насекоми, събрани в тиха, топла нощ, очевидно в сезон на чифтосванеот живота си. (Подобно явление може да се наблюдава не само в средиземноморските страни, но и тук, в Русия. Ако пристигнете с влак в топла и недъждовна вечер през втората половина на лятото Черноморско крайбрежие, наблюдавайте описаната от автора феерия в околностите на Туапсе. Поради многото тунели, изобилието от завои и еднорелсовия коловоз, влакът не се движи много бързо, а летенето на светулки е завладяваща гледка. - Ю.М.)

Някои видове светулки излъчват светлина с относително висок интензитет. Има светулки, които светят толкова ярко, че на тъмен хоризонт отдалеч не можете веднага да определите дали е звезда или светулка пред вас. Има видове, при които мъжките и женските светят еднакво добре (например италианските светулки). И накрая, има и видове бръмбари, при които мъжките и женските светят по различен начин, въпреки че изглеждат еднакви: при мъжките луминесцентният орган е по-добре развит и действа по-енергично, отколкото при женските. Когато женската е недоразвита, има само рудиментарни крила или изобщо няма крила, а мъжкият е развит нормално, тогава се наблюдава нещо различно: при женската луминесцентните органи функционират много по-силно, отколкото при мъжкия; колкото по-недоразвита е женската, толкова по-неподвижна и безпомощна е тя, толкова по-ярък е нейният светещ орган. Най-добрият примерТук може да служи така нареченият „червей на Иван“, който изобщо не е червей, а подобна на ларва женска от специален вид бръмбари светулки (фиг. 7). Много от нас се възхищаваха на студената му, равномерна светлина, пробиваща се през листата на храстите или тревата. Но има още по-интересна гледка - сиянието на женска от друг вид светулка. Незабележим през деня, приличащ на пръстеновиден червей, през нощта той буквално се къпе в лъчите на собствената си великолепна синкаво-бяла светлина благодарение на изобилието от светещи органи.

Не е достатъчно обаче да се възхищаваме на блясъка на живите същества. Необходимо е да се знае какво причинява блясъка на жителите на подводния и земния свят и каква роля играе в живота на животните.

Вътре във всяко нощно сияние, с помощта на микроскоп, можете да видите много жълтеникави зърна - това са светещи бактерии, живеещи в тялото на нощното сияние. Излъчвайки светлина, те карат тези микроскопични животни да светят. Същото трябва да се каже и за рибите, чиито очи са като запалени фенери: тяхната светлина се причинява от светещи бактерии, които са се заселили в клетките на светещия орган на тази риба. Но блясъкът на животните не винаги е свързан с активността на светещите бактерии. Понякога светлината се произвежда от специални светещи клетки на самото животно.

Луминесцентните органи на различни животни са изградени по един и същи тип, но някои са по-прости, докато други са по-сложни. Докато светещите полипи, медузи и морски звезди имат цялото си тяло, което свети, някои породи раци имат само един източник на светлина - големи очи, подобно на телескоп. Но сред светещите животни едно от първите места по право принадлежи на главоногите. Те включват октопода, който има способността да променя цвета на външните си покрития.

Какви органи причиняват блясъка? Как са изградени и как работят?

Кожата на главоногите съдържа малки твърди тела с овална форма. Предната част на това тяло, гледана навън, е напълно прозрачна и е нещо подобно на лещата на окото, а задната, по-голямата част, е обвита в черна обвивка от пигментни клетки (фиг. 8). Непосредствено под тази черупка лежат сребристи клетки в няколко реда: те образуват средния слой на светещия орган на мекотелото. Под него има клетки със сложна форма, които наподобяват нервните елементи на ретината. Те покриват вътрешната повърхност на това тяло ("апарат"). Те също излъчват светлина.

И така, „електрическата крушка“ на главоногите се състои от три различни слоя. Светлината се освобождава от клетките на вътрешния слой. Отразявайки се от сребристите клетки на средния слой, той преминава през прозрачния край на „електрическата крушка“ и излиза.

Друг интересен детайл в този светещ „апарат“. В кожата на главоногите, до всяко такова тяло, има нещо подобно на вдлъбнато огледало или рефлектор. Всеки такъв рефлектор в „електрическата крушка“ на мекотело се състои на свой ред от два вида клетки: тъмни пигментни клетки, които не пропускат светлина, пред които има редове от сребристи клетки, които отразяват светлината.

Докато тялото е живо, в неговите клетки протичат различни химични процеси. Във връзка с тези процеси в организма възникват различни формиенергия: топлинна, благодарение на която се затопля; механични, от които зависят движенията му; електрически, който е свързан с работата на неговите нерви. Светлина също специален виденергия, възникваща под въздействието на това вътрешна работакоето се случва в тялото. Субстанцията на светещите бактерии и онези клетки, които изграждат светещите апарати на животните, когато се окисляват, излъчва светлинна енергия.

Каква роля играе сиянието в живота на животните? Все още не е възможно да се отговори на този въпрос във всеки отделен случай. Но едва ли може да има съмнение относно ползите от светене за много животни. Светещите риби и раци живеят на дълбочина слънчева светлинане прониква. В тъмното е трудно да разберете какво се случва наоколо, да проследите плячка и да избягате от врага навреме. Междувременно светещите риби и раци се виждат и имат очи. Способността да светят прави живота им по-лесен.

Освен това знаем как някои животни са привлечени от светлината. Риба с нещо като електрическа крушка, стърчаща от главата й, или риба дявол с дълго, подобно на шнур пипало „с фенерче“ в края, използват светещи органи, за да привличат плячка. Главоногите са още по-щастливи в това отношение: неговата променлива, преливаща се светлина привлича някои, плаши други. Някои разновидности на малки светещи ракообразни, в момент на опасност, излъчват струи светещо вещество и полученият светещ облак ги скрива от врага. И накрая, при някои животни светенето служи като средство за намиране и привличане на един пол на животно към друг: мъжките по този начин намират женски или, обратно, ги привличат към себе си. Следователно блясъкът на животните е една от адаптациите, които са толкова богати дивата природа, едно от оръжията в борбата за съществуване.

Биолуминесценцията (в превод от гръцки "биос" - живот и латински "лумен" - светлина) е способността на живите организми да излъчват светлина. Това е един от най удивителни явления. В природата не се среща много често. как изглежда Да гледаме:

10. Светещ планктон

Снимка 10. Светещ планктон, Малдиви

Светещ планктон в езерото Гипсланд, Австралия. Това сияние не е нищо повече от биолуминесценция - химични процеси в тялото на животните, по време на които освободената енергия се освобождава под формата на светлина. Феноменът на биолуминесценцията, удивителен по своята същност, имаше късмета не само да бъде видян, но и да бъде заснет от фотографа Фил Харт.

9. Светещи гъби


Снимката показва Panellus stipticus. Една от малкото гъби с биолуминесценция. Този вид гъба е доста разпространена в Азия, Австралия, Европа и Северна Америка. Расте на бучки по трупи, пънове и стволове широколистни дървета, особено при дъбове, букове и брези.

8. Скорпион


Снимката показва скорпион, светещ под ултравиолетова светлина. Скорпионите не излъчват собствена светлина, но светят под невидимото излъчване на неонова светлина. Работата е там, че в екзоскелета на скорпиона има вещество, което излъчва своята светлина под ултравиолетово лъчение.

7. Светещи червеи Waitomo Caves, Нова Зеландия


В Нова Зеландия пещерата Уайтомо е дом на светещи ларви на комари. Те покриват тавана на пещерата. Тези ларви оставят нишки от светеща слуз, до 70 на червей. Това им помага да ловят мухи и мушици, с които се хранят. При някои видове такива нишки са отровни!

6. Светеща медуза, Япония


Снимка 6. Светещи медузи, Япония

Невероятна гледка можеше да се види в залива Тояма в Япония - хиляди медузи, изхвърлени на брега на залива. Освен това тези медузи живеят на голяма дълбочина и по време на размножителния период се издигат на повърхността. В този момент те бяха доведени огромен бройда се приземи. Външно тази картина много напомня на светещ планктон! Но това са абсолютно две различни явления.

5. Светещи гъби (Mycena lux-coeli)


Това, което виждате тук, са светещи гъби Mycena lux-coeli. Те растат в Япония, по време на дъждовния сезон, върху паднали дървета Chinquapin. Тези гъби излъчват светлина благодарение на вещество, наречено луциферин, което окислява и произвежда този интензивен зеленикаво-бял блясък. Много е смешно, че на латински Луцифер означава „светлина на дарителя“. Кой би знаел! Тези гъби живеят само няколко дни и умират, когато дъждовете спрат.

4. Сияние на остракод Cypridina hilgendorfii, Япония


Cypridina hilgendorfii е името, дадено на миди, малки (най-вече не повече от 1-2 мм), прозрачни организми, които живеят в крайбрежните води и пясъците на Япония. Те светят благодарение на веществото луциферин.

Интересен факт е, че по време на Втората световна война японците събират тези ракообразни, за да получат светлина през нощта. След накисване на тези организми във вода, те започват да светят отново.

3. Светещи светулки


Снимка 3. Снимка на светулки с дълга експозиция

Ето как изглеждат местообитанията на светулки, заснети с дълга експозиция. Светулките мигат, за да привлекат вниманието на противоположния пол.

2. Светещи бактерии


Светещите бактерии са удивителен природен феномен. Светлината при бактериите се създава в цитоплазмата. Те живеят предимно в морска вода, а по-рядко и на сушата. Една бактерия сама по себе си излъчва много слаба, почти невидима светлина, но когато влезе големи количества, тогава светят с по-интензивна, много приятна за окото синя светлина.

1. Медуза (Aequorea Victoria)


През 60-те години на миналия век японско-американският учен Осаму Шимомура от университета в Нагоя идентифицира луминисцентния протеин екворин от медузата екворея (Aequorea victoria). Shimomura показа, че aequorin започва с калциеви йони без кислород (окисление). С други думи, светлоизлъчващият фрагмент не е отделен субстрат сам по себе си, а субстрат, плътно свързан с протеина. Това от своя страна направи огромен принос не само за науката, но и за медицината. През 2008 г. Шимомура беше награден Нобелова наградаза вашите усилия.