Glow wordt beschouwd als een veel voorkomend verschijnsel in de natuur. Daarom wordt het vermogen om licht uit te zenden door een eenvoudige chemische reactie, of bioluminescentie, aangetroffen in ten minste 50 verschillende soorten schimmels, vuurvliegjes en zelfs angstaanjagend zeeleven. Met behulp van deze reactie hebben lichtgevende wezens veel voordelen voor zichzelf: ze verdrijven roofdieren, trekken prooien aan, ontdoen hun cellen van zuurstof of gaan eenvoudigweg om met het bestaan ​​​​in de eeuwige duisternis van de diepten van de oceaan.

Op de een of andere manier is luminescentie een van de meest ingenieuze hulpmiddelen in het leven, en we zullen je een lijst presenteren met de meest ongewone en vreemde wezens die in het donker kunnen gloeien. Veel van deze soorten zijn momenteel te zien in het American Museum of Natural History in New York.

Zeeduivel vrouwtje en mannetjes

Helle inktvis

Gloeiende kwallen

Er zijn zoveel ongewone en verbazingwekkende wezens die je niet in de zee of in de diepten van de oceaan kunt vinden. De volgende paarse, groen omlijste wezens bewonen de Stille Oceaan voor de kust van Noord-Amerika. Deze kwallen zijn in staat om twee soorten gloed tegelijk te genereren. Bioluminescent heeft een paarsblauwe gloed en wordt geproduceerd door een chemische reactie tussen calcium en eiwit. En al deze reactie veroorzaakt op zijn beurt een gloed rond de rand van de kwal, vormt een groen fluorescerend eiwit en vervolgens een groene gloed. Wetenschappers gebruiken deze eigenschap van het wezen op grote schaal om de visualisatie van processen in het lichaam te bestuderen.

vuur water

Er zijn toch maar weinig mensen die weten dat er in de natuur een fenomeen bestaat dat kan worden vergeleken met een lichtgevende oceaan. Niemand zou echter weigeren persoonlijk de helderblauwe neonbranding van de oceaan te observeren. Feit is dat het water gevuld is met dinoflagellaten, eencellige planktonische wezens met staarten, die verspreid liggen over indrukwekkende gebieden voor de kust. Wetenschappers geloven dat deze wezens al een miljard jaar op onze planeet wonen, en de afgelopen millennia hebben verbijsterde mensen de neiging gehad om dit fenomeen toe te schrijven aan de mysterieuze magie van de zeegoden.

Grote mond

Om zijn voedsel te zoeken, gebruikt deze vis eerst bioluminescentie om fluorescentie te induceren in de vorm van rode lichten in het gebied bij de neus, en zendt dan rode pulsen uit om garnalen te detecteren. Wanneer de prooi wordt gevonden, wordt het signaal ontgrendeld en wordt de kaak geactiveerd. Het ingenieuze roofdier maakt gebruik van het feit dat garnalen, net als veel andere bewoners van de zee, geen rood licht kunnen herkennen.

Sistellaspis garnalen

Niet alle garnalen zijn echter zo kneedbaar en gemakkelijk toegankelijk voor roofdieren. Zo hebben sistellaspis-garnalen een uitstekende bescherming, ook tegen bigmouth. Deze garnalen ontwapenen roofdieren door een smerige gloeiende vloeistof uit hun staart te spuwen net voor hun mond.

koraal muur

Op de Kaaimaneilanden is een 300 meter hoge bloederige muur van gloeiend koraal ontdekt. Dit interessante fenomeen is mogelijk geworden doordat veel bioluminescente wezens hier hun toevlucht hebben gevonden. Veel duikers maken boeiende foto's van hoe koralen hun rode kleur veranderen in een verbazingwekkende groene gloed.

Moderne "goudvissen" moeten nanoformaat hebben en fluoresceren met groenachtig licht

Jarenlang leek groen fluorescerend eiwit (GFP) een nutteloze biochemische curiositeit, maar in de jaren negentig werd het een waardevol hulpmiddel in de biologie. Dit unieke natuurlijke molecuul fluoresceert evenals synthetische kleurstoffen, maar in tegenstelling tot hen is het onschadelijk. Met behulp van GFP kun je zien hoe een cel zich deelt, hoe een impuls langs een zenuwvezel loopt, of hoe uitzaaiingen zich 'verspreiden' door het lichaam van een proefdier. Vandaag wordt de Nobelprijs voor Scheikunde toegekend aan drie wetenschappers die in de Verenigde Staten werken aan de ontdekking en ontwikkeling van dit eiwit.

Om het eerste deel van het nieuwe eiwit te krijgen, vingen de onderzoekers kwallen met handnetten - ze gooiden het net, als een oude man uit het sprookje van Poesjkin. Het meest verbazingwekkende is dat het bizarre kwalleneiwit dat na enkele decennia uit deze kwallen wordt geïsoleerd, een echte "goudvis" is geworden die de meest gekoesterde verlangens van celbiologen vervult.

Wat is GFP?

GFP behoort tot de grootste en meest diverse groep moleculen in levende organismen die verantwoordelijk zijn voor veel biologische functies - eiwitten. Het is echt groen van kleur, ondanks het feit dat de meeste eiwitten niet gekleurd zijn (vandaar hun naam - eiwit).

Weinig gekleurde eiwitten hebben kleur vanwege de aanwezigheid van niet-eiwitmoleculen - "aanhangsels". De hemoglobine van ons bloed bestaat bijvoorbeeld uit een niet-eiwit roodbruin heemmolecuul en een kleurloos eiwitdeel - globine. GFP is een puur eiwit zonder "additieven": een ketenmolecuul dat bestaat uit kleurloze "schakels" - aminozuren. Maar na de synthese, als het geen wonder is, vindt er in ieder geval een truc plaats: de ketting rolt zich op tot een "bal", verkrijgt een groene kleur en het vermogen om licht uit te stralen.

In kwallencellen werkt GFP samen met een ander eiwit dat blauw licht uitstraalt. GFP absorbeert dit licht en straalt groen licht uit. Waarom de diepzeekwal Aequorea victoria groen gloeit, begrijpen wetenschappers nog steeds niet. Met vuurvliegjes is alles eenvoudig: in de paartijd steekt het vrouwtje een "baken" voor de mannetjes - een soort paringsaankondiging: groen, 5 mm lang, op zoek naar een levenspartner.

In het geval van kwallen klopt deze verklaring niet: ze kunnen niet actief bewegen en de stroming weerstaan, dus als ze elkaar signalen geven, kunnen ze zelf niet "naar het licht" zwemmen.

Osamu Shimomura: Je kunt geen kwal krijgen zonder arbeid

Het begon allemaal in de jaren vijftig, toen Osamu Shimomura de diepzee lichtgevende kwal Aequorea victoria begon te bestuderen in het marinelaboratorium van Friday Harbor in de Verenigde Staten. Een meer 'ijdele' wetenschappelijke nieuwsgierigheid is moeilijk voor te stellen: de bebrilde mensen raakten geïnteresseerd in waarom een ​​onbekend gelatineus wezen gloeit in de duisternis van de diepten van de zee. Ik zou het gif van kwallen bestuderen, en het zou gemakkelijker zijn om het vooruitzicht van praktische toepassing voor te stellen.

Het bleek dat het onmogelijk is om kwallen te vangen met een industriële sleepnet: ze zijn ernstig gewond, dus ik moest ze met handnetten vangen. Om het "creatieve" wetenschappelijke werk te vergemakkelijken, werd onder leiding van een irritante Japanner een speciale machine gebouwd om kwallen te snijden.

Maar wetenschappelijke nieuwsgierigheid gekoppeld aan Japanse nauwgezetheid leverde resultaten op. In 1962 publiceerden Shimomura en collega's een artikel waarin ze spraken over de ontdekking van een nieuw eiwit genaamd GFP. Het meest interessante is dat Shimomura niet geïnteresseerd was in GFP, maar in een ander kwalleneiwit - aequorine. GFP werd ontdekt als een "co-product". In 1979 hadden Shimomura en collega's de structuur van GFP gedetailleerd, wat natuurlijk interessant was, maar alleen voor een paar enge specialisten.

Martin Chalfi: kwal eekhoorn zonder kwal

De doorbraak kwam eind jaren tachtig en begin jaren negentig, onder leiding van Martin Chalfie, de tweede in een drie-eenheid van Nobelprijswinnaars. Met behulp van de methoden van genetische manipulatie (die 15-20 jaar na de ontdekking van GFP werden gevormd), hebben wetenschappers geleerd om het GFP-gen in bacteriën en vervolgens in complexe organismen in te voegen en hen te dwingen dit eiwit te synthetiseren.

Eerder werd aangenomen dat GFP, om fluorescerende eigenschappen te verkrijgen, een unieke biochemische "omgeving" nodig heeft die in het lichaam van de kwal bestaat. Chalfi bewees dat volwaardige lichtgevende GFP ook in andere organismen kan worden gevormd, een enkel gen is voldoende. Nu hadden wetenschappers dit eiwit "onder de motorkap": niet op de diepten van de zee, maar altijd bij de hand en in onbeperkte hoeveelheden. Ongekende perspectieven voor praktische toepassing zijn geopend.

Genetische manipulatie maakt het mogelijk om het GFP-gen niet zomaar 'ergens' in te brengen, maar te koppelen aan het gen van een specifiek eiwit dat voor de onderzoeker interessant is. Hierdoor wordt dit eiwit gesynthetiseerd met een lichtgevend merkteken, waardoor het onder een microscoop te zien is tegen de achtergrond van duizenden andere eiwitten in de cel.

Het revolutionaire aan GFP is dat je hiermee een eiwit in een levende cel kunt "markeren", en de cel zelf synthetiseert het, en in het tijdperk vóór GFP werd bijna alle microscopie gedaan op "vaste" preparaten. In feite bestudeerden biochemici 'momentopnamen' van biologische processen 'vanaf het moment van overlijden', ervan uitgaande dat alles in het medicijn bleef zoals het was tijdens het leven. Nu is het mogelijk om veel biologische processen in een levend organisme te observeren en op video vast te leggen.

Roger Cyen's Fruit Shop

De derde Nobelprijswinnaar heeft in het algemeen niets 'ontdekt'. Gewapend met de kennis van andere mensen over GFP en genetische manipulatiemethoden, begonnen wetenschappers in het laboratorium van Roger Yongjian (Qian Yongjian, Roger Y. Tsien) "naar het beeld en de gelijkenis" van nieuwe fluorescerende eiwitten te creëren die beter pasten bij hun behoeften. De significante nadelen van "natuurlijk" GFP werden geëlimineerd. Vooral het eiwit van kwallen gloeit fel wanneer het wordt bestraald met ultraviolet licht, en het is veel beter om zichtbaar licht te gebruiken om levende cellen te bestuderen. Bovendien is het "natuurlijke" eiwit een tetrameer (moleculen worden in vier geassembleerd). Stel je voor dat vier spionnen (GFP) vier karakters ("tagged eiwitten") in de gaten moeten houden, terwijl ze de hele tijd elkaars hand vasthouden.

Door individuele structurele elementen van het eiwit te veranderen, hebben Zien en zijn collega's aanpassingen aan GFP ontwikkeld, verstoken van deze en een aantal andere nadelen. Ze worden nu gebruikt door wetenschappers over de hele wereld. Daarnaast heeft het team van Zien een hele regenboog aan fluorescerende eiwitten gecreëerd, van blauw tot roodviolet. Cien noemde zijn kleurrijke eekhoorns naar de vruchten van de overeenkomstige kleuren: mBanana, tdTomato, mStrawberry (aardbei), mCherry (kers), mPlum (pruim), enzovoort.

Tsien liet de lijst met zijn ontwikkelingen eruitzien als een fruitwinkel, niet alleen voor populariseringsdoeleinden. Volgens hem, net zoals er niet één beste vrucht is voor alle gevallen, is er ook niet één beste fluorescerende proteïne: voor elk specifiek geval moet je "jouw" eiwit kiezen (en nu is er genoeg om uit te kiezen). Een arsenaal aan gekleurde eiwitten is nodig wanneer wetenschappers meerdere soorten objecten tegelijk in één cel willen volgen (wat meestal het geval is).

Een nieuwe stap in het ontwerp van fluorescerende eiwitten was de creatie van "gefotoactiveerde" eiwitten. Ze fluoresceren niet (en zijn dus niet zichtbaar onder een microscoop), totdat een onderzoeker ze "belicht" met behulp van een korte bestraling met een speciaal geselecteerde laser. De laserstraal is vergelijkbaar met de selectiefunctie in computertoepassingen. Als een wetenschapper niet geïnteresseerd is in alle eiwitmoleculen, maar alleen op één specifieke plek en vanaf een bepaald moment, dan kun je dit gebied 'selecteren' met een laserstraal en kijken wat er met deze moleculen gebeurt. U kunt bijvoorbeeld een van de tientallen chromosomen "activeren", en dan kijken hoe het tijdens de deling door de cel "beweegt", en de rest van de chromosomen raakt niet verstrikt onder uw voeten.

Nu zijn wetenschappers nog verder gegaan: onlangs zijn er fluorescerende kameleon-eiwitten gemaakt die, na speciale bestraling, van kleur veranderen, en deze veranderingen zijn omkeerbaar: je kunt een molecuul vele malen van de ene kleur naar de andere "wisselen". Dit vergroot de mogelijkheden om de processen in een levende cel te bestuderen nog verder.

Dankzij de ontwikkelingen van het laatste decennium zijn fluorescerende eiwitten een van de belangrijkste instrumenten voor celonderzoek geworden. Er zijn al zo'n zeventienduizend wetenschappelijke artikelen gepubliceerd over alleen GFP of onderzoeken waarin het wordt gebruikt. In 2006 richtte het Friday Harbor-laboratorium, waar GFP werd ontdekt, een monument op met de afbeelding van het GFP-molecuul, 1,4 meter hoog, dat wil zeggen ongeveer honderd miljoen keer zo groot als het origineel.

De GFP van de Aequorea-kwal is het beste bewijs dat de mens de diversiteit aan 'nutteloze' dieren in het wild moet behouden. Zo'n twintig jaar geleden had niemand gesuggereerd dat een exotisch eiwit van een onbekende kwal het belangrijkste instrument van de celbiologie in de 21e eeuw zou worden. Gedurende meer dan honderd miljoen jaar heeft evolutie een molecuul gecreëerd met unieke eigenschappen die geen enkele wetenschapper of computer "vanuit het niets" had kunnen bouwen. Elk van de honderdduizenden planten- en diersoorten synthetiseert duizenden van hun eigen biologische moleculen, die voor de overgrote meerderheid nog niet zijn onderzocht. Misschien is er in dit enorme levende archief veel van wat de mensheid ooit nodig zal hebben.

De toenemende beschikbaarheid van "hoogwaardige technologieën" in de moleculaire biologie heeft ertoe geleid dat lichtgevende eiwitten niet alleen in serieus onderzoek zijn gebruikt.

Groene fluorescerende talg

In 2000 'maakte' een Franse geneticus in opdracht van de hedendaagse kunstenaar Eduardo Kac een groen fluorescerend konijn genaamd Alba. Het experiment had geen wetenschappelijke doelen: Alba was een "kunstwerk" van de kunstenaar Katz in de richting die hij uitvond - transgene kunst. The Bunny (sorry, het kunstwerk van Katz) is te zien geweest op verschillende tentoonstellingen, persconferenties en andere evenementen die veel aandacht hebben getrokken.

In 2002 stierf Alba onverwachts en ontstond er een schandaal in de pers rond het ongelukkige dier vanwege de tegenstellingen tussen de wetenschapper-performer en de kunstenaar-commissaris. Franse genetici, die een collega verdedigden tegen de aanvallen van Katz, voerden bijvoorbeeld aan dat Alba in werkelijkheid niet zo groen en stralend is als het op foto's lijkt. Maar als het op kunst aankomt, waarom zou je het dan niet verfraaien met Photoshop?

Menselijke genetische manipulatie is in strijd met de medische ethiek, dus het is onwaarschijnlijk dat fluorescerende eiwitten in legale medische instellingen zullen worden gebruikt voor diagnostiek en soortgelijke doeleinden. Er kan echter van worden uitgegaan dat schoonheidssalons en andere minder gecontroleerde instellingen geïnteresseerd zullen zijn in nieuwe kansen. Denk bijvoorbeeld aan natuurlijke nagels of lippen (geen lak en lippenstift!) die van kleur veranderen afhankelijk van het licht en zelfs glow in the dark, als iemand dat leuk vindt... Of een patroon op de huid gevormd door zijn eigen fluorescerende cellen, die wordt alleen zichtbaar als je schijnt met een speciale lamp, in plaats van tatoeages, waar iedereen niet te lui naar is, maar die moeilijk te verwijderen is.

Partners nieuws

Bioluminescentie is het vermogen van levende organismen om te gloeien. Het is gebaseerd op chemische processen waarbij de vrijgekomen energie vrijkomt in de vorm van licht. Bioluminescentie dient om prooien, partners, communicatie, waarschuwing, camouflage of afschrikking aan te trekken.

Wetenschappers geloven dat bioluminescentie verscheen in het stadium van overgang van anaërobe naar aerobe levensvormen als een verdedigingsreactie van oude bacteriën in relatie tot het "gif" - zuurstof, dat vrijkwam door groene planten tijdens fotosynthese. Bioluminescentie wordt gevonden in bacteriën, schimmels en een vrij breed scala aan vertegenwoordigers van de dierenklasse - van protozoa tot chordaten. Maar het komt vooral veel voor bij schaaldieren, insecten en vissen.

Bacteriën helpen organismen om licht te "creëren", of ze kunnen deze taak alleen aan. In dit geval kan licht zowel het hele oppervlak van het lichaam als speciale organen uitstralen - klieren, voornamelijk van huidoorsprong. De laatste worden gevonden bij veel zeedieren en bij landdieren - bij insecten, sommige regenwormen, miljoenpoten, enz.

Gemeenschappelijke vuurvlieg

Misschien wel de meest bekende van de bioluminescente stoffen. De familie van vuurvliegjes ( Lampyridae) heeft ongeveer 2000 soorten. De tropen en subtropen kunnen bogen op de grootste variëteit van deze kevers, maar op het grondgebied van de voormalige USSR waren er slechts zeven geslachten en ongeveer 20 soorten van deze insecten. Welnu, ze hebben helemaal geen licht nodig om "zodat we licht hebben in de donkerste nacht", maar voor communicatie met elkaar, of het nu de roepsignalen zijn van mannen op zoek naar vrouwen, mimicry (bijvoorbeeld onder omgevingslicht, het licht van een gloeilamp of de maan die het gras verlicht), bescherming van het territorium, enz.

Gemeenschappelijke vuurvlieg / © Flickr

Nachtlichtje

Noctiluca scintillans, of nachtlampje, verwijst naar het type zogenaamde dinoflagellaten. Ze worden soms ook dinoflagellaatalgen genoemd vanwege hun vermogen tot fotosynthese. In feite zijn de meeste flagellaten met een ontwikkelde intracellulaire schaal. Het zijn de dinoflagellaten die verantwoordelijk zijn voor de beroemde "rode getijden", even angstaanjagende als mooie verschijnselen. Maar vooral magnifiek natuurlijk de blauwe "verlichting" van de nachtverlichting, die 's nachts kan worden waargenomen in de wateren van de zeeën, oceanen en meren. Zowel de rode als de blauwe gloed wordt veroorzaakt door de overvloed aan deze verbazingwekkende kleine organismen in het water.

Water verlicht door nachtlampjes / © Flickr

Visser

Deze onschuldige soort visserachtige beenvissen dankt zijn naam aan zijn uiterst onaantrekkelijke uiterlijk. Oordeel zelf:

Diepzee zeeduivel / © Flickr

Zeeduivel heeft een "verkeerde beet", daarom staat hun mond constant open en steken er scherpe doornen uit. Het lichaam van vissen is bedekt met een groot aantal huidgroei, knobbeltjes en plaques. Het is niet verwonderlijk dat deze "quasimodos" in de zee er de voorkeur aan geven om op grote diepten te wonen - blijkbaar is dit hoe ze zich verbergen voor kwaadaardige ogen. Maar serieus, deze vissen zijn erg interessant. Ze onderscheiden zich van andere bewoners van de onderwaterwereld onder meer door het voorste deel van de rugvin, dat zich direct boven de mond bevindt. Deze lichtgevende "zaklamp" heeft de zeeduivel niet nodig om hun pad te verlichten, maar om prooien aan te trekken.

Champignonmuggen

Andere bioluminescente soorten, een geslacht van paddestoelmuggen uit de familie van paddestoelmuggen, zijn niet minder verrassend. Voorheen heette dit geslacht Bolitiphila wat "paddenstoelenliefhebber" betekent. Het is nu hernoemd naar Arachnocampa- "spinnenlarve". Feit is dat de larve van deze mug echte webben weeft. Pas uitgekomen in het daglicht, zijn de larven slechts 3-5 mm lang, maar in de laatste ontwikkelingsfase groeien ze tot 3 cm. In het larvale stadium brengen deze muggen het grootste deel van hun leven door in om prooien te voeden en aan te trekken, weven ze op het plafond van de grotten iets als een nest van zijde, hangend aan de uiteinden van kleverige draden die oplichten met hun eigen lichaam. Verdeeld in grotten en grotten in Australië en Nieuw-Zeeland.

Larven van paddenstoelenmuggen / © Flickr

Neon paddestoel

Helaas is dit een wonder van de natuur - een verbluffend mooie lichtgevende paddenstoel Chlorofos Mycena- in onze omgeving zult u niet vinden. Om het te zien, moet je naar Japan of Brazilië gaan. Ja, en daar moet je wachten op het regenseizoen, wanneer deze verbazingwekkende groene paddenstoelen verschijnen uit letterlijk "vlammende" sporen.

Of dit wonder eetbaar is of niet, is onbekend. Maar weinig mensen durven zo'n lichtgevend bord op tafel te serveren. Mocht je er toch naar op zoek gaan, dan raden we je aan om te kijken naar de basis van boomstammen, naast gevallen of gekapte takken, hopen gebladerte of gewoon op vochtige grond.

Neonpaddestoelen / © Flickr

Gigantische inktvis

Het is de grootste lichtgevende inktvis ( Taningia danae) en, waarschijnlijk, de mooiste soorten van deze dieren in het algemeen. De wetenschap kent een exemplaar met een lengte van 2,3 m en een gewicht van ongeveer 161 kg! Het is echter niet zo gemakkelijk om deze majestueuze knappe man te zien: hij leeft op een diepte van ongeveer 1000 m en wordt gevonden in tropische en subtropische wateren. Ondanks de schoonheid Taningia danae Is een agressief roofdier. Voordat de inktvis een prooi aanvalt, zendt hij korte lichtflitsen uit met behulp van speciale organen op de tentakels. Waar zijn deze uitbraken voor? Nou ja, natuurlijk niet om het slachtoffer te 'waarschuwingen'. Wetenschappers denken dat ze nodig zijn om de diepzeebewoners te verblinden of om de afstand tot het doelwit in te schatten. En ook een kleurrijke show helpt het dier om het vrouwtje te verleiden.

Gigantische bioluminescente inktvis / © Flickr


V. LUNKEVICH.

Valerian Viktorovich Lukevich (1866-1941) - bioloog, leraar, uitstekende popularisator.

Rijst. 1. Nachtlampje "Zeekaars".

Rijst. 3. Vissersvissen.

Rijst. 4. Lichtgevende vissen.

Rijst. 6. Een koraaltak met lichtgevende poliepen.

Rijst. 5. Gloeiende koppotige weekdieren.

Rijst. 7. Vrouwelijke vuurvlieg.

Rijst. 8. Het luminescentie-orgaan in het koppotige weekdier: a - het lichte deel, dat op een lens lijkt; b - binnenste laag gloeiende cellen; c - een laag zilverachtige cellen; d - een laag donkere pigmentcellen.

Wie van ons heeft op een warme zomeravond niet de groenachtige lichten van vuurvliegkevers moeten bewonderen, die de lucht als een pijl in verschillende richtingen snijden? Maar hoeveel mensen weten dat niet alleen sommige insecten, maar ook andere dieren, vooral de bewoners van de zeeën en oceanen, het vermogen hebben om te gloeien?

Iedereen die meer dan eens de zomer aan de kust van de Zwarte Zee doorbracht, was getuige van een van de mooiste spektakels van de natuur.

De nacht komt eraan. De zee is kalm. Kleine rimpelingen glijden langs het oppervlak. Plotseling, op de top van een van de dichtstbijzijnde golven, flitste een lichtstreep. Achter haar flitste er nog een, een derde... Het zijn er veel. Ze zullen even schitteren en samen met de gebroken golf vervagen om weer te ontbranden. Je staat en kijkt, alsof je betoverd bent, naar de miljoenen lichten die de zee met hun licht overspoelen, en je vraagt ​​- wat is er aan de hand?

Dit raadsel is al lang door de wetenschap opgelost. Het blijkt dat licht wordt uitgestraald door miljarden microscopisch kleine wezens die bekend staan ​​als nachtlampjes (Fig. 1). Warm zomerwater bevordert hun voortplanting, en dan razen ze in ontelbare hordes over de zee. In het lichaam van elk van deze nachtlampjes zijn gelige ballen verspreid, die licht uitstralen.

"Snel vooruit" nu naar een van de tropische zeeën en duik in het water. Hier is de foto nog mooier. Nu zwemmen enkele vreemde dieren in een fatsoenlijke menigte, nu alleen: ze zien eruit als paraplu's of bellen gemaakt van dichte gelei. Dit zijn kwallen: groot en klein, donker en gloeiend in blauw, dan groen, dan geel, dan roodachtige kleur. Tussen deze mobiele veelkleurige "lantaarns" zweeft een gigantische kwal, waarvan de paraplu zestig tot zeventig centimeter breed is, kalm en ongehaast (fig. 2). Vissen die licht uitstralen zijn in de verte zichtbaar. De maanvis raast voorbij, net als de maan tussen andere gloeiende zeesterren. Een van de vissen heeft fel brandende ogen, een andere heeft een proces op zijn kop waarvan de bovenkant lijkt op een brandende elektrische lamp, de derde heeft een lang snoer met aan het uiteinde een "zaklamp" die aan de bovenkaak bungelt (Fig. 3 ), en sommige gloeiende vissen zijn volledig gevuld met glans dankzij speciale organen die zich langs hun lichaam bevinden als elektrische lampen die aan een draad zijn gespannen (Fig. 4).

We gaan naar beneden - waar het licht van de zon niet meer doordringt, waar, zo lijkt het, eeuwige, ondoordringbare duisternis zou moeten zijn. En hier en daar "lichten zijn aan" hier en daar; en dan wordt de duisternis van de nacht doorgesneden door stralen die uit het lichaam van verschillende lichtgevende dieren komen.

Op de zeebodem, tussen de stenen en algen, zwermen glimwormen en weekdieren. Hun naakte lichamen zijn bezaaid met glanzende strepen, vlekken of stippen, zoals diamantstof; lichtovergoten zeester pronken op de richels van de onderwaterkliffen; de rivierkreeft duikt onmiddellijk alle uiteinden van zijn jachtgebied in en verlicht het pad ervoor met enorme, als een telescoop ogen.

Maar de meest magnifieke van allemaal is een van de koppotigen: hij baadt allemaal in de stralen van helderblauwe kleur (fig. 5). Een moment - en het licht ging uit: alsof de elektrische kroonluchter was uitgeschakeld. Dan verschijnt het licht weer - eerst zwak, dan steeds feller, nu werpt het paars - de kleuren van de zonsondergang. En daar gaat het weer uit om weer een paar minuten op te flakkeren met de kleur van delicaat groen blad.

Andere kleurrijke schilderijen zijn te zien in de onderwaterwereld.

Laten we de bekende tak van rood koraal niet vergeten. Dit takje is de thuisbasis van zeer eenvoudige dieren - poliepen. Poliepen leven in grote kolonies die op struiken lijken. Poliepen bouwen hun woning van kalk of hoornachtige substantie. Dergelijke woningen worden polypies genoemd, en een tak van een rood koraal is een deeltje van een polypny. Op sommige plaatsen zijn de onderwaterrotsen bedekt met een heel bos van koraalstruiken in verschillende vormen en kleuren (Fig. 6) met vele kleine kamers waarin honderdduizenden poliepen - dieren die eruitzien als kleine witte bloemen - zitten. Op veel poliepen zijn de poliepen duidelijk gehuld in vlammen gevormd door talrijke lichten. De lichten branden soms ongelijkmatig en met tussenpozen en veranderen van kleur: ze zullen plotseling schijnen met een violet licht en dan rood worden, anders zullen ze schitteren met een bleekblauw en, na een hele reeks overgangen van blauw naar groen te hebben doorlopen, zullen ze bevriezen de kleur van een smaragd of uitgaan, zwarte schaduwen om hen heen vormend, en daar zullen ze weer oplaaien met iriserende vonken.

Er zijn gloeiende dieren onder de bewoners van het land: het zijn bijna volledig kevers. Er zijn zes soorten van dergelijke kevers in Europa. Er zijn er veel meer in tropische landen. Ze vormen allemaal één familie van lampirids, dat wil zeggen vuurvliegjes. "Verlichting", soms geregeld door deze insecten, is een zeer spectaculair gezicht.

Op een avond zat ik in de trein van Florence naar Rome. Plotseling werd mijn aandacht getrokken door vonken die in de buurt van het rijtuig vlogen. Het eerste moment kunnen ze worden aangezien voor vonken die worden uitgestoten door de schoorsteen van een locomotief. Toen ik uit het raam keek, zag ik onze trein vooruitsnellen door een lichte, transparante wolk, geweven van kleine goudblauwe lichtjes. Ze fonkelden overal. Ze cirkelden, doorboorden de lucht in stralende bogen, sneden het in verschillende richtingen, kruisten, verdronken en flitsten opnieuw in de duisternis van de nacht, vielen op de grond als een vurige regen. En de trein raasde verder en verder, gehuld in een magische sluier van licht. Ongeveer vijf minuten, of zelfs meer, duurde deze onvergetelijke show. Toen barsten we uit een wolk van brandende stofdeeltjes, die ver achter ons lieten.

Dat waren ontelbare vuurvliegkevers, onze trein stortte neer te midden van deze onopvallend uitziende insecten, verzameld op een stille, warme nacht, blijkbaar tijdens de paartijd van hun leven. (Een soortgelijk fenomeen kan niet alleen worden waargenomen in de mediterrane landen, maar ook hier in Rusland. Als u in de tweede helft van de zomer op een warme en niet-regenachtige avond met de trein naar de kust van de Zwarte Zee aankomt, observeert u het door de auteur beschreven extravaganza in de buurt van Toeapse, veel tunnels, een overvloed aan bochten en een enkelsporig spoor, de trein rijdt niet erg snel en de vlucht van vuurvliegjes wordt gezien als een betoverend gezicht. Yu.M.)

Bepaalde soorten vuurvliegjes zenden licht uit met een relatief hoge intensiteit. Er zijn vuurvliegjes die zo fel schijnen dat je aan een donkere horizon van een afstand niet meteen kunt vaststellen dat er een ster of een vuurvlieg voor je staat. Er zijn soorten waarin zowel mannetjes als vrouwtjes even goed gloeien (bijvoorbeeld de Italiaanse vuurvliegjes). Ten slotte zijn er dergelijke soorten kevers waarbij het mannetje en het vrouwtje verschillend gloeien, hoewel ze er hetzelfde uitzien: het gloeiende orgaan van het mannetje is beter ontwikkeld en werkt energieker dan dat van het vrouwtje. Wanneer het vrouwtje onderontwikkeld is, slechts rudimentaire vleugels heeft of volledig vleugelloos is, en het mannetje normaal ontwikkeld is, dan wordt iets anders waargenomen: bij het vrouwtje functioneren de luminescentie-organen veel sterker dan bij het mannetje; hoe meer onderontwikkeld het vrouwtje, hoe onbeweeglijker en hulpelozer ze is, hoe helderder haar lichtgevende orgaan. Het beste voorbeeld is de zogenaamde "Ivanov-worm", die helemaal geen worm is, maar een larveachtig vrouwtje van een speciaal soort vuurvliegkevers (Fig. 7). Velen van ons hebben het koude, gelijkmatige licht bewonderd dat zich een weg baant door het gebladerte van de struik of het gras. Maar er is een nog interessanter gezicht: de gloed van een vrouwtje van een andere soort vuurvliegjes. Overdag onopvallend, vergelijkbaar met een geringde worm, 's nachts baadt hij letterlijk in de stralen van zijn eigen prachtige blauwwitte licht dankzij de overvloed aan lichtgevende organen.

Het is echter niet genoeg om de gloed van levende wezens te bewonderen. Het is noodzakelijk om te weten wat de gloed van de bewoners van de onderwater- en terrestrische werelden veroorzaakt en welke rol het speelt in het leven van dieren.

In elk nachtlampje kun je met behulp van een microscoop veel gelige korrels zien - dit zijn lichtgevende bacteriën die in het lichaam van het nachtlampje leven. Door licht uit te zenden, maken ze deze microscopisch kleine dieren lichtgevend. Hetzelfde moet gezegd worden over vissen, wiens ogen zijn als brandende lantaarns: hun gloed wordt veroorzaakt door lichtgevende bacteriën die zich in de cellen van het lichtgevende orgaan van deze vis hebben gevestigd. Maar de gloed van dieren wordt niet altijd geassocieerd met de activiteit van lichtgevende bacteriën. Soms wordt licht geproduceerd door speciale lichtgevende cellen van het dier zelf.

De luminescentieorganen van verschillende dieren zijn gebouwd volgens hetzelfde type, maar sommige zijn eenvoudiger, terwijl andere complexer zijn. Terwijl lichtgevende poliepen, kwallen en zeesterren hun hele lichaam laten gloeien, hebben sommige rivierkreeftrassen slechts één lichtbron: grote telescoopachtige ogen. Onder lichtgevende dieren behoort echter een van de eerste plaatsen met recht tot koppotigen. Deze omvatten de octopus, die het vermogen heeft om de kleur van zijn buitenste omhulsels te veranderen.

Welke organen veroorzaken de gloed? Hoe worden ze gebouwd en hoe werken ze?

In de huid van het koppotige weekdier zitten kleine, harde ovale lichamen. Het voorste deel van dit lichaampje, naar buiten kijkend, is volledig transparant en lijkt op de lens van het oog, en de achterkant, het grootste deel ervan, is als het ware gewikkeld in een zwart membraan van pigmentcellen (afb. 8). Direct onder deze schaal bevinden zich verschillende rijen zilverachtige cellen: ze vormen de middelste laag van het lichtgevende orgaan van het weekdier. Daaronder bevinden zich cellen met een complexe vorm, die lijken op de zenuwelementen van het netvlies. Ze bekleden het binnenoppervlak van dit kleine lichaam ("apparaat"). Ze stralen ook licht uit.

Dus de "bol" van een koppotig weekdier bestaat uit drie verschillende lagen. Het licht wordt uitgestraald door de cellen van de binnenste laag. Reflecterend van de zilverachtige cellen van de middelste laag, gaat het door het transparante uiteinde van de "bol" en gaat uit.

Nog een merkwaardig detail in dit lichtgevende "apparaat". In de huid van een koppotige verrijst naast elk zo'n klein lichaam iets als een holle spiegel of reflector. Elk van deze reflectoren bij de "gloeilamp" van het weekdier bestaat op hun beurt uit twee soorten cellen, donkere pigmentcellen die geen licht doorlaten, en ervoor staan ​​rijen zilverachtige cellen die licht reflecteren.

Terwijl het organisme leeft, vinden er verschillende chemische processen plaats in zijn cellen. In verband met deze processen ontstaan ​​in het lichaam verschillende vormen van energie: warmte, waardoor het wordt opgewarmd; mechanisch, waarvan zijn bewegingen afhangen; elektrisch, wat wordt geassocieerd met het werk van zijn zenuwen. Licht is ook een bijzondere vorm van energie die ontstaat onder invloed van de innerlijke arbeid die in het lichaam plaatsvindt. De substantie van lichtgevende bacteriën en die cellen waaruit het lichtgevende apparaat van dieren bestaat, zendt, geoxideerd, lichtenergie uit.

Welke rol speelt gloed in het dierenleven? Deze vraag kon nog niet in elk individueel geval worden beantwoord. Maar de voordelen van de gloed voor veel dieren kunnen nauwelijks worden betwijfeld. Gloeiende vissen en rivierkreeften leven op een diepte waar zonlicht niet kan doordringen. In het donker is het moeilijk om te onderscheiden wat er rondom gebeurt, een prooi op te sporen en op tijd te ontsnappen aan de vijand. Ondertussen worden lichtgevende vissen en rivierkreeften waargenomen en hebben ze ogen. Het vermogen om te gloeien maakt hun leven gemakkelijker.

Bovendien weten we hoe sommige dieren door het licht worden aangetrokken. Een vis met zoiets als een elektrische lamp die op zijn kop uitsteekt, of een zeeduivel, begiftigd met een lange, snoerachtige tentakel "met een zaklamp" aan het uiteinde, gebruiken lichtgevende organen om prooien aan te trekken. Het koppotige weekdier is in dit opzicht nog gelukkiger: zijn veranderlijke, iriserende licht trekt sommigen aan, anderen schrikken. Sommige soorten kleine lichtgevende schaaldieren werpen op een moment van gevaar stromen van lichtgevende substantie uit, de resulterende lichtgevende wolk verbergt ze voor de vijand. Ten slotte dient bij sommige dieren de gloed als een middel om het ene geslacht van een dier naar het andere te vinden en aan te trekken: mannetjes vinden dus vrouwtjes of, omgekeerd, trekken ze naar zich toe. De gloed van dieren is dan ook een van de aanpassingen waarmee de levende natuur zo rijk is, een van de werktuigen in de strijd om het bestaan.

Bioluminescentie (vertaald uit het Griekse "bios" - leven, en het Latijnse "lumen" - licht) is het vermogen van levende organismen om licht uit te stralen. Dit is een van de meest verbazingwekkende verschijnselen. In de natuur komt het niet zo vaak voor. Hoe ziet het eruit? Laten we kijken:

10. Gloeiend plankton

Foto 10. Gloeiend plankton, Malediven

Gloeiend plankton in Lake Gippsland, Australië. Deze gloed is niets meer dan bioluminescentie - chemische processen in het lichaam van dieren, waarbij de vrijgekomen energie vrijkomt in de vorm van licht. Het fenomeen bioluminescentie, verrassend door zijn aard, had het geluk om niet alleen de fotograaf Phil Hart te zien, maar ook te fotograferen.

9. Gloeiende paddenstoelen


De foto toont Panellus stipticus. Een van de weinige schimmels met bioluminescentie. Dit type paddenstoel komt vrij veel voor in Azië, Australië, Europa en Noord-Amerika. Het groeit in groepen op stammen, stronken en stammen van loofbomen, vooral op eiken, beuken en berken.

8. Schorpioen


De foto toont een schorpioen die gloeit onder ultraviolet licht. Schorpioenen zenden geen eigen licht uit, maar gloeien onder de onzichtbare emissie van neonlicht. Het punt is dat er in het buitenste skelet van een schorpioen een stof zit die zijn licht uitstraalt onder ultraviolet licht.

7. Gloeiende wormen in Waitomo Caves, Nieuw-Zeeland


In Nieuw-Zeeland is de Waitomo-grot de thuisbasis van gloeiende muggenlarven. Ze bedekken het plafond van de grot. Deze larven laten filamenten van gloeiend slijm achter, tot 70 per worm. Dit helpt hen om de vliegen en muggen te vangen waarmee ze zich voeden. Bij sommige soorten zijn dergelijke draden giftig!

6. Gloeiende kwallen, Japan


Foto 6. Gloeiende kwallen, Japan

In de Toyama-baai in Japan was een verbazingwekkend gezicht te zien - duizenden kwallen spoelden aan op de kust. Bovendien leven deze kwallen op grote diepte en komen ze tijdens het broedseizoen naar de oppervlakte. Op dat moment werden ze in grote hoeveelheden aan land gebracht. Uiterlijk lijkt deze foto erg op gloeiend plankton! Maar dit zijn absoluut twee verschillende fenomenen.

5. Gloeiende paddenstoelen (Mycena lux-coeli)


Wat je hier ziet zijn de gloeiende paddenstoelen van Mycena lux-coeli. Ze groeien in Japan tijdens het regenseizoen op de omgevallen Chinquapin-bomen. Deze paddenstoelen stralen licht uit dankzij een stof genaamd luciferine, die oxideert en deze intense groenachtig witte gloed afgeeft. Het is heel grappig dat Lucifer in het Latijn 'het licht van de gever' betekent. Wie had het geweten! Deze paddenstoelen leven maar een paar dagen en sterven als de regen stopt.

4. Luminescentie van ostracoden Cypridina hilgendorfii, Japan


Cypridina hilgendorfii - de zogenaamde schelpdierslijpsels, kleine (grotendeels niet meer dan 1-2 mm), transparante organismen die in de kustwateren en het zand van Japan leven. Ze gloeien dankzij de stof luciferine.

Een interessant feit is dat de Japanners tijdens de Tweede Wereldoorlog deze schaaldieren verzamelden om 's nachts licht te krijgen. Nadat ze deze organismen in water hebben bevochtigd, beginnen ze weer te gloeien.

3. Gloeiende vuurvliegjes


Foto 3. Lange sluitertijd foto van vuurvliegjes

Dit is hoe de habitat van de vuurvlieg eruitziet, genomen bij een lange blootstelling. Vuurvliegjes knipperen om de aandacht van het andere geslacht te trekken.

2. Gloeiende bacteriën


Gloeiende bacteriën zijn een verbazingwekkend natuurlijk fenomeen. Licht in bacteriën wordt gecreëerd in het cytoplasma. Ze leven voornamelijk in zeewater en minder vaak op het land. Eén bacterie straalt zelf een zeer zwak, bijna onzichtbaar licht uit, maar wanneer ze in grote hoeveelheden aanwezig zijn, gloeien ze al met een intenser, zeer aangenaam voor het oog blauw licht.

1. Medusa (Aequorea Victoria)


In de jaren zestig ontdekte de Japans-Amerikaanse wetenschapper Osamu Shimomura van de Universiteit van Nagoya het lichtgevende eiwit aquorine uit de equorea-kwal (Aequorea victoria). Shimomura toonde aan dat aequorine wordt geïnitieerd met calciumionen zonder zuurstof (oxidatie). Met andere woorden, het lichtemitterende fragment is op zichzelf geen afzonderlijk substraat, maar een stevig aan het eiwit gebonden substraat. Dit leverde op zijn beurt een enorme bijdrage, niet alleen aan de wetenschap, maar ook aan de geneeskunde. In 2008 ontving Shimomura de Nobelprijs voor zijn werk.