Žiara sa v prírode považuje za bežný jav. Preto je schopnosť vyžarovať svetlo pomocou jednoduchého chemická reakcia alebo bioluminiscencia sa vyskytuje najmenej v 50 rôzne druhy huby, svetlušky a dokonca aj hrôzostrašné morské živočíchy. Pomocou tejto reakcie získavajú svetelné bytosti pre seba mnoho výhod: odháňajú predátorov, priťahujú korisť, zbavujú bunky kyslíka alebo sa jednoducho vyrovnávajú s existenciou vo večnej temnote hlbín oceánu.

Tak či onak, luminiscencia je jedným z najdômyselnejších nástrojov života a my vám predstavíme zoznam tých najneobvyklejších a zvláštne stvorenia, schopný svietiť v tme. Mnohé z týchto druhov sú v súčasnosti vystavené v Americkom prírodovednom múzeu v New Yorku.

Samica a samec morského čerta

Hell Squid

Žiariace medúzy

Aké nezvyčajné a úžasné stvorenia nenachádza sa v mori ani v hlbinách oceánu. Nasledujúce fialové stvorenia so zeleným okrajom žijú v Tichom oceáne pri pobreží Severnej Ameriky. Tieto medúzy sú schopné generovať dva typy žiary naraz. Bioluminiscenčná látka má fialovo-modrú žiaru a vzniká chemickou reakciou medzi vápnikom a bielkovinami. A táto reakcia zase spôsobí žiaru okolo okraja medúzy, čím sa vytvorí zelený fluorescenčný proteín a potom zelená žiara. Vedci široko využívajú túto vlastnosť tvora na štúdium vizualizácie procesov v tele.

ohnivá voda

Určite málokto vie, že v prírode existuje jav, ktorý sa dá prirovnať k svietiacemu oceánu. Nikto by však neodmietol na vlastné oči sledovať žiarivo modrý neónový príboj oceánu. Ide o to, že voda je naplnená dinoflagelátmi, jednobunkovými planktónovými tvormi s chvostmi, ktoré sú rozmiestnené v pôsobivých oblastiach pri pobreží. Vedci sa domnievajú, že tieto stvorenia obývali našu planétu už miliardu rokov a za posledných niekoľko tisícročí boli zmätení ľudia naklonení pripisovať tento jav tajomnej mágii morských bohov.

Veľké ústa

Na lov potravy táto ryba najprv používa bioluminiscenciu na vytvorenie fluorescencie vo forme červených svetiel v oblasti blízko nosa a potom vyžaruje červené impulzy na detekciu kreviet. Keď sa nájde korisť, vyšle sa signál odomknutia a aktivuje sa čeľusť. Dômyselný dravec využíva skutočnosť, že krevety, ako mnoho iných obyvateľov mora, nedokážu rozpoznať červené svetlo.

Systellaspis krevety

Nie všetky krevety sú však také ohybné a ľahko dostupné pre predátorov. Napríklad krevety sistellaspis majú vynikajúcu ochranu, a to aj proti veľkoúste. Tieto krevety odzbrojujú predátorov tak, že im z chvosta priamo pred ústa vypľúvajú škaredú, žiariacu tekutinu.

Koralová stena

Na Kajmanských ostrovoch bola objavená 1000 stôp vysoká krvná stena vyrobená zo žiariaceho koralu. Toto zaujímavý fenomén sa stalo možným vďaka tomu, že tu našlo útočisko mnoho bioluminiscenčných tvorov. Mnoho potápačov s nadšením fotí, ako koraly premieňajú svoju červenú farbu na úžasnú zelenú žiaru.

Moderná „zlatá rybka“ by mala mať nanorozmery a fluoreskovať zelenkastým svetlom

Zelený fluorescenčný proteín (GFP) sa dlhé roky javil ako zbytočná biochemická kuriozita, no v 90. rokoch sa stal cenným nástrojom v biológii. Táto jedinečná prírodná molekula nefluoreskuje o nič horšie ako syntetické farbivá, no na rozdiel od nich je neškodná. Pomocou GFP môžete vidieť, ako sa delí bunka, ako sa impulz šíri po nervovom vlákne alebo ako sa metastázy „šíria“ po tele laboratórneho zvieraťa. Dnes sa Nobelova cena za chémiu udeľuje trom vedcom pracujúcim v USA za objav a vývoj tohto proteínu.

Aby vedci získali prvú časť nového proteínu, chytili medúzy pomocou ručných sietí - hádzali sieť, ako starý muž z Puškinovej rozprávky. Najúžasnejšie na tom je, že podivný proteín izolovaný z týchto medúz z medúzy sa po niekoľkých desaťročiach stal skutočnou „zlatou rybkou“, ktorá má najväčší výkon. milované túžby bunkových biológov.

čo je GFP?

GFP patrí do najväčšej a najrozmanitejšej skupiny molekúl v živých organizmoch, ktoré sú zodpovedné za mnohé biologické funkcie: proteíny. On naozaj Zelená farba, napriek tomu, že väčšina proteínov nie je prifarbená (odtiaľ ich názov – proteín).

Niekoľko farebných proteínov má svoju farbu vďaka prítomnosti neproteínových molekúl - „hmotnosti“. Napríklad hemoglobín v našej krvi pozostáva z neproteínovej červenohnedej molekuly hemu a bezfarebnej proteínovej časti – globínu. GFP je čistý proteín bez „aditív“: reťazová molekula, ktorá pozostáva z bezfarebných „spojení“ – aminokyselín. Ale po syntéze, ak nie zázraku, dôjde aspoň k triku: reťaz sa stočí do „gule“, získa zelenú farbu a schopnosť vyžarovať svetlo.

V bunkách medúzy GFP funguje v tandeme s iným proteínom, ktorý vyžaruje modré svetlo. GFP absorbuje toto svetlo a vyžaruje zelenú. Prečo hlbokomorská medúza Aequorea victoria svieti nazeleno, vedci stále nechápu. So svetluškami je všetko jednoduché: počas obdobia párenia samica zapáli samcom „maják“ - druh svadobného oznámenia: zelený, vysoký 5 mm, hľadá životného partnera.

V prípade medúz toto vysvetlenie nesedí: nemôžu sa aktívne pohybovať a odolávať prúdom, takže aj keď si navzájom dávajú signály, samy nie sú schopné plávať „na svetlo“.

Osamu Shimomura: Medúzu nevytiahnete bez problémov

Všetko sa to začalo v 50. rokoch minulého storočia, keď Osamu Shimomura začal študovať hlbokomorskú svetielkujúcu medúzu Aequorea victoria v námornom laboratóriu Friday Harbor v Spojených štátoch. Ťažko si predstaviť „nečinnejšiu“ vedeckú kuriozitu: okuliarnatých ľudí začalo zaujímať, prečo neznámy želatínový tvor žiari v temnote hlbokého mora. Keby som študoval jed medúzy, bolo by jednoduchšie predstaviť si perspektívu praktickej aplikácie.

Ukázalo sa, že nie je možné chytiť medúzy pomocou priemyselnej vlečnej siete: sú vážne zranené, takže sme ich museli chytiť ručnými sieťami. Na uľahčenie „kreatívy“ vedecká práca pod vedením vytrvalého Japonca navrhli špeciálny stroj na rezanie medúz.

Vedecká zvedavosť spojená s japonskou pedantnosťou však priniesla výsledky. V roku 1962 Shimomura a kolegovia publikovali článok, v ktorom informovali o objave nového proteínu s názvom GFP. Najzaujímavejšie je, že Shimomura sa nezaujímal o GFP, ale o iný proteín z medúzy, ekvorín. GFP bol objavený ako „súvisiaci produkt“. Do roku 1979 Shimomura a kolegovia podrobne charakterizovali štruktúru GFP, čo bolo, samozrejme, zaujímavé, ale len pre pár špecialistov.

Martin Chalfie: medúzový proteín bez medúzy

Prelom nastal koncom 80. a začiatkom 90. rokov 20. storočia pod vedením Martina Chalfieho, druhého z tria laureátov Nobelovej ceny. Pomocou metód genetické inžinierstvo(ktorý vznikol 15-20 rokov po objavení GFP) sa vedci naučili vkladať gén GFP do baktérií a potom do zložitých organizmov a prinútili ich syntetizovať tento proteín.

Predtým sa predpokladalo, že na získanie fluorescenčných vlastností GFP vyžaduje jedinečné biochemické „prostredie“, ktoré existuje v tele medúzy. Chalfie dokázal, že plnohodnotný luminiscenčný GFP môže vzniknúť aj v iných organizmoch, stačí jediný gén. Teraz mali vedci tento proteín „pod krytom“: nie v hlbinách mora, ale vždy po ruke a v neobmedzenom množstve. Otvorili sa nebývalé vyhliadky na praktické uplatnenie.

Genetické inžinierstvo umožňuje vložiť gén GFP nielen „niekam“, ale pripojiť sa ku génu pre špecifický proteín, ktorý výskumníka zaujíma. Výsledkom je, že tento proteín je syntetizovaný so svietiacim štítkom, ktorý ho umožňuje vidieť pod mikroskopom na pozadí tisícok iných bunkových proteínov.

Revolučnou povahou GFP je, že vám umožňuje „označiť“ proteín v živej bunke a samotná bunka ho syntetizuje a v ére pred GFP sa takmer všetka mikroskopia robila na „fixných“ prípravkoch. Biochemici v podstate študovali „snímky“ biologických procesov „v čase smrti“ za predpokladu, že všetko v lieku zostalo tak, ako to bolo počas života. Teraz je možné pozorovať a zaznamenávať na videu mnohé biologické procesy v živom organizme.

Stojan na ovocie Rogera Tsiena

Tretí laureát Nobelovej ceny vo všeobecnosti nič „neobjavil“. Vyzbrojení znalosťami ostatných o GFP a metódach genetické inžinierstvo, v laboratóriu Rogera Tsiena (Qian Yongjian, Roger Y. Tsien) začali vedci vytvárať „na obraz a podobu“ nové fluorescenčné proteíny, ktoré lepšie vyhovovali ich potrebám. Významné nevýhody „prirodzeného“ GFP boli odstránené. Najmä proteín z medúzy jasne žiari, keď je ožiarený ultrafialovým svetlom, ale na štúdium živých buniek je oveľa lepšie použiť viditeľné svetlo. Okrem toho je „prírodný“ proteín tetramér (molekuly sú zostavené do skupín po štyroch). Predstavte si, že štyria špióni (GFP) musia sledovať štyroch jedincov („označené veveričky“), pričom sa držia za ruky.

Zmenou jednotlivých štruktúrnych prvkov proteínu Tsien a jeho kolegovia vyvinuli modifikácie GFP, ktoré neobsahovali tieto a množstvo ďalších nevýhod. Teraz ich používajú vedci po celom svete. Okrem toho Tsienov tím vytvoril „dúhu“ fluorescenčných proteínov v rozmedzí od modrej po červenofialovú. Tsien pomenoval svoje farebné proteíny podľa ovocia zodpovedajúcich farieb: mBanana, tdTomato, mStrawberry (jahoda), mCherry (čerešňa), mPlum (slivka) atď.

Tsien urobil zoznam svojho vývoja ako stánok s ovocím nielen za účelom popularizácie. Podľa neho, tak ako neexistuje jedno najlepšie ovocie pre všetky prípady, neexistuje ani jeden najlepší fluorescenčný proteín: pre každý konkrétny prípad si treba vybrať „svoj“ proteín (a teraz je z čoho vyberať). Arzenál viacfarebných proteínov je potrebný, keď vedci chcú súčasne sledovať niekoľko typov objektov v jednej bunke (zvyčajne sa to stáva).

Novým krokom v dizajne fluorescenčných proteínov bolo vytvorenie „fotoaktivovateľných“ proteínov. Nefluoreskujú (a teda nie sú viditeľné pod mikroskopom), kým ich výskumník „nerozsvieti“ pomocou krátkodobého ožiarenia špeciálne vybraným laserom. Laserový lúč je podobný funkcii zvýraznenia v počítačových aplikáciách. Ak vedca nezaujímajú všetky molekuly bielkovín, ale iba jedno konkrétne miesto a začína sa od určitý bod, potom môžete túto oblasť „vybrať“ pomocou laserového lúča a potom pozorovať, čo sa stane s týmito molekulami. Môžete napríklad „aktivovať“ jeden z desiatok chromozómov a potom sledovať, ako „cestuje“ bunkou počas delenia a zvyšné chromozómy vám nebudú prekážať.

Teraz zašli vedci ešte ďalej: nedávno boli vytvorené fluorescenčné chameleónové proteíny, ktoré po špeciálnom ožiarení menia farbu a tieto zmeny sú vratné: molekulu môžete mnohokrát „prepnúť“ z jednej farby na druhú. To ďalej rozširuje možnosti štúdia procesov v živej bunke.

Vďaka vývoju v poslednom desaťročí sa fluorescenčné proteíny stali jedným z hlavných nástrojov bunkového výskumu. Len o GFP alebo výskume s jeho využitím už bolo publikovaných okolo sedemnásťtisíc vedeckých článkov. V roku 2006 v laboratóriu Friday Harbor, kde bol GFP objavený, postavili pamätník zobrazujúci molekulu GFP, vysoký 1,4 m, čo je asi sto miliónkrát väčší ako originál.

GFP z medúzy Aequorea je najlepším dôkazom toho, že ľudia musia chrániť rozmanitosť „neužitočných“ druhov voľne žijúcich zvierat. Asi pred dvadsiatimi rokmi by nikto nepredpokladal, že exotický proteín z neznámej medúzy sa stane hlavným nástrojom bunkovej biológie 21. storočia. Za sto miliónov rokov evolúcia vytvorila molekulu s jedinečné vlastnosti, ktoré žiaden vedec ani počítač nedokázali postaviť „od nuly“. Každý zo státisícov rastlinných a živočíšnych druhov syntetizuje tisíce vlastných biologických molekúl, z ktorých veľká väčšina ešte nebola preskúmaná. Možno tento obrovský živý archív obsahuje veľa z toho, čo bude ľudstvo jedného dňa potrebovať.

Zvyšujúca sa dostupnosť „špičkovej“ molekulárnej biológie viedla k tomu, že svietiace proteíny sa začali využívať nielen v serióznom výskume.

Zelená fluorescenčná bravčová masť

V roku 2000 na žiadosť súčasného umelca Eduarda Kaca francúzsky genetik „vyrobil“ zeleného fluorescenčného králika menom Alba. Experiment nemal žiadne vedecké ciele: Alba bola „umeleckým dielom“ umelca Katza v smere, ktorý vymyslel – transgénne umenie. Králik (prepáč, kus umenia Katz) bol zobrazený o rôzne výstavy, tlačové konferencie a ďalšie podujatia, ktoré vzbudili veľkú pozornosť.

V roku 2002 Alba nečakane zomrela a okolo nešťastného zvieraťa vznikol v tlači škandál pre rozpory medzi vedcom-umelcom a umelcom-zákazníkom. Napríklad francúzski genetici, ktorí bránili svojho kolegu pred Katzovými útokmi, tvrdili, že Alba v skutočnosti nie je taká zelená a žiarivá, ako vyzerá na fotografiách. Ale ak hovoríme o umení, prečo ho neskrášliť pomocou Photoshopu?

Ľudské genetické inžinierstvo je v rozpore s lekárskou etikou, takže je nepravdepodobné, že sa fluorescenčné proteíny budú používať v legálnych lekárskych inštitúciách na diagnostiku a podobné účely. Dá sa však predpokladať, že kozmetické salóny a iné menej kontrolované prevádzky budú mať o nové možnosti záujem. Predstavte si napríklad prírodné nechty alebo pery (žiadne laky či rúže!), ktoré menia farbu v závislosti od osvetlenia a dokonca aj svietia v tme, ak sa niekomu páči... Alebo vzor na pokožke tvorený vlastnými fluorescenčnými bunkami, ktoré sa stane viditeľným, iba ak ho posvietite špeciálnou lampou namiesto tetovania, na ktoré sa pozerá každý a je ťažké ich odstrániť.

Partnerské novinky

Bioluminiscencia je schopnosť živých organizmov žiariť. Je založená na chemických procesoch, pri ktorých sa uvoľnená energia uvoľňuje vo forme svetla. Bioluminiscencia slúži na prilákanie koristi, kamarátov, komunikáciu, varovanie, maskovanie alebo odstrašovanie.

Vedci sa domnievajú, že bioluminiscencia sa objavila v štádiu prechodu z anaeróbnych na aeróbne formy života ako ochranná reakcia starých baktérií na „jed“ - kyslík, ktorý zelené rastliny uvoľnili počas fotosyntézy. Bioluminiscencia sa nachádza v baktériách, hubách a pomerne širokom spektre zástupcov triedy zvierat - od prvokov po strunatce. Ale je to bežné najmä medzi kôrovcami, hmyzom a rybami.

Baktérie pomáhajú organizmom „vytvárať“ svetlo, alebo sa s touto úlohou vyrovnávajú samy. V tomto prípade môže byť svetlo vyžarované ako celým povrchom tela, tak aj špeciálnymi orgánmi - žľazami, hlavne kožného pôvodu. Tieto sú prítomné v mnohých morských živočíchoch a medzi suchozemskými živočíchmi - v hmyze, niektorých dážďovkách, stonožkách atď.

Svetluška obyčajná

Snáď najznámejší z bioluminiscenčných. Rodina svetlušiek ( Lampyridae) má asi 2000 druhov. Najväčšou diverzitou týchto chrobákov sa však pýšia trópy a subtrópy, ale na území bývalý ZSSR Týchto hmyzu bolo len sedem rodov a asi 20 druhov. No, svetlo vôbec nepotrebujú „aby sme mali svetlo aj v najtemnejšej noci“, ale na vzájomnú komunikáciu, či už ide o volanie signálov samcov pri hľadaní samíc, mimiku (pri okolitom osvetlení napr. žiarovka alebo Mesiac osvetľujúci trávu), ochrana územia atď.

Svetluška obyčajná / ©Flickr

Nochesvetka

Noctiluca scintillans, alebo nočné svetlo, patrí k druhom takzvaných dinoflagelátov. Niekedy sa nazývajú aj dinoflagelátové riasy kvôli ich schopnosti fotosyntézy. V skutočnosti ide väčšinou o bičíkovce s vyvinutou vnútrobunkovou schránkou. Práve dinoflageláty sú zodpovedné za známe „červené prílivy“, javy, ktoré sú rovnako desivé ako krásne. Obzvlášť veľkolepé je, samozrejme, modré „osvetlenie“ nočných svetiel, ktoré možno v noci pozorovať vo vodách morí, oceánov a jazier. Červená farba aj modrá žiara sú spôsobené množstvom týchto úžasných drobných organizmov vo vode.

Voda „osvetlená“ nočnými svetlami / ©Flickr

Rybár

Tento nevinný druh čerta dostane svoje meno kostnatá ryba získal vďaka svojmu mimoriadne neatraktívnemu vzhľadu. Veď posúďte sami:

Hlbokomorský čert / ©Flickr

Morskí diabli majú „zlý skus“, a preto sú ich ústa neustále otvorené a vyčnievajú z nich ostré, zahrotené zuby. Telo rýb je pokryté veľkým počtom kožných výrastkov, tuberkulóz a plakov. Nie je prekvapujúce, že títo morskí „kvázimodovia“ radšej žijú vo veľkých hĺbkach - zrejme sa tak skrývajú pred nevľúdnymi očami. Ale vážne, tieto ryby sú veľmi zaujímavé. Od ostatných obyvateľov podmorského sveta ich odlišuje okrem iného predná časť chrbtovej plutvy, ktorá sa nachádza priamo nad ústami. Túto žiariacu „baterku“ potrebujú čerti, aby im neosvetlili cestu, ale aby prilákali korisť.

Hryzáky húb

Nemenej prekvapivé sú aj ďalšie bioluminiscentky – rod hubovitých z čeľade hubovitých. Predtým sa tento rod nazýval Bolitiphila, čo znamená „milovník húb“. Teraz bol premenovaný na Arachnocampa- „larva pavúka“. Faktom je, že larva tohto komára tká skutočné siete. Po vyliahnutí na svet sú larvy dlhé len 3-5 mm, no v konečnom štádiu vývoja dorastajú do 3 cm. Práve v štádiu lariev trávia tieto komáre väčšinu svojho života, preto aby aby nakŕmili a prilákali korisť, tkajú na strope jaskýň niečo ako hniezdo z hodvábu, ktoré visí na koncoch lepkavých nití, ktoré sú osvetlené ich vlastným telom. Distribuované v jaskyniach a jaskyniach v Austrálii a na Novom Zélande.

Larvy hryzákov / ©Flickr

neónová huba

Bohužiaľ, je to zázrak prírody - úžasne krásna svetielkujúca huba Chlorophos Mycena- v našom okolí nenájdete. Aby ste to videli, mali by ste ísť do Japonska alebo Brazílie. A aj tam si budete musieť počkať na obdobie dažďov, kedy sa tieto úžasné zelené huby objavia z doslova „horiacich“ spór.

Či je tento zázrak jedlý alebo nie, nie je známe. Málokto by si však trúfol naservírovať takýto svietiaci tanier na stôl. Ak sa ho rozhodnete hľadať, odporúčame pozrieť sa na pätu kmeňov stromov, vedľa spadnutých alebo odrezaných konárov, kopy lístia alebo jednoducho na vlhkú pôdu.

Neónové huby / ©Flickr

Obrovská sépia

Toto je najväčšia bioluminiscenčná chobotnica ( Taningia danae) a asi najviac nádherný výhľad tieto zvieratá vo všeobecnosti. Veda vie o exempláre, ktorého dĺžka bola 2,3 m a jeho hmotnosť bola približne 161 kg! Vidieť túto majestátnu krásu však nie je také ľahké: žije v hĺbke asi 1000 m a nachádza sa v tropických a subtropických vodách. Napriek kráse Taningia danae- agresívny predátor. Predtým, ako sa chobotnica vrhne na svoju korisť, vyžaruje krátke záblesky svetla špeciálne orgány umiestnené na tykadlách. Načo sú tieto blesky? Samozrejme, aby obeť „nevarovala“. Vedci sa domnievajú, že sú potrebné buď na oslepenie hlbokomorských obyvateľov, alebo na odhadnutie vzdialenosti k cieľu. Farebná šou tiež pomáha zvieraťu zviesť samičku.

Obrovská bioluminiscenčná chobotnica / ©Flickr


V. LUNKEVIČ.

Valeryan Viktorovič Lukevich (1866-1941) - biológ, učiteľ, vynikajúci popularizátor.

Ryža. 1. Nočné svetlo "Morská sviečka".

Ryža. 3. Rybár.

Ryža. 4. Žiariace ryby.

Ryža. 6. Koralová vetva so žiariacimi polypmi.

Ryža. 5. Svetelný hlavonožca.

Ryža. 7. Samička svetlušky.

Ryža. 8. Svetelný orgán u hlavonožca: a - svetlá časť, pripomínajúca šošovku; b - vnútorná vrstva svetelných buniek; c - vrstva strieborných buniek; d - vrstva tmavých pigmentových buniek.

Kto z nás nemal možnosť obdivovať teplo letný večer zelenkasté svetielka svetlušiek, ako šípy prerezávajúce vzduch rôznymi smermi? Ale koľko ľudí vie, že nielen niektoré chrobáky, ale aj iné zvieratá, najmä obyvatelia morí a oceánov, sú obdarení schopnosťou žiariť?

Každý, kto strávil leto na brehu Čierneho mora, sa už neraz stal svedkom jedného z najkrajších pohľadov na prírodu.

Prichádza noc. More je pokojné. Po jeho povrchu sa kĺžu malé vlnky. Zrazu sa na hrebeni jednej z najbližších vĺn mihol svetelný pás. Za ňou sa mihol ďalší, tretí... Je ich veľa. Na chvíľu sa zaiskria a vyblednú spolu s rozbitou vlnou, aby sa opäť rozsvietili. Očarene stojíš a pozeráš sa na milióny svetiel zaplavujúcich more svojim svetlom a pýtaš sa – čo sa deje?

Túto hádanku už dávno vyriešila veda. Ukazuje sa, že svetlo vyžarujú miliardy mikroskopických tvorov známych ako nočné svetlá (obr. 1). Teplá letná voda podporuje ich rozmnožovanie a oni sa potom v nespočetných hordách rútia cez more. V tele každého takéhoto nočného svetla sú rozptýlené žltkasté guľôčky, ktoré vyžarujú svetlo.

Poďme teraz „vpred“ k jednému z tropických morí a ponorme sa do jeho vôd. Tu je obraz ešte veľkolepejší. Niektoré zvláštne zvieratá sa tu vznášajú buď v pokojnom dave, alebo osamote: vyzerajú ako dáždniky alebo zvončeky vyrobené z hustého želé. Sú to medúzy: veľké a malé, tmavé a žiariace modrou, zelenou, žltou alebo červenkastou farbou. Medzi týmito pohyblivými pestrofarebnými „lucernami“ pokojne, pomaly pláva obrovská medúza, ktorej dáždnik má priemer šesťdesiat až sedemdesiat centimetrov (obr. 2). Ryby vyžarujúce svetlo sú viditeľné v diaľke. Mesačná ryba sa bezhlavo rúti, ako mesiac medzi ostatné žiarivé hviezdne ryby. Jedna z rýb má jasne horiace oči, ďalšia má na hlave výbežok, ktorého vrch pripomína zapálenú elektrickú lampu, tretia má dlhú šnúru s „baterkou“ na konci visiacu z hornej čeľuste (obr. 3 ), a niektoré svietiace ryby sú úplne naplnené žiarou vďaka špeciálnym orgánom umiestneným pozdĺž ich tela ako žiarovky navlečené na drôte (obr. 4).

Ideme dole - tam, kde už nepreniká svetlo slnka, kde by sa zdalo, že by mala byť večná, nepreniknuteľná tma. A tu a tam „horia svetlá“; a tu temnotu noci pretínajú lúče vychádzajúce z tela rôznych svietiacich zvierat.

Zapnuté morské dno, medzi kameňmi a riasami sa hemžia žiariace červy a mäkkýše. Ich nahé telá sú posiate lesklými pruhmi, škvrnami alebo škvrnami, ako diamantový prach; na rímsach podvodných skál sú hviezdice zaliate svetlom; Rak sa okamžite ponára do všetkých kútov svojho loveckého revíru a osvetľuje cestu pred sebou obrovskými očami podobnými ďalekohľadu.

Najveľkolepejší zo všetkých je však jeden z hlavonožcov: je celý zaliaty lúčmi jasne modrej farby (obr. 5). O chvíľu - a svetlo zhaslo: ako keby bol vypnutý elektrický luster. Potom sa znova objaví svetlo - najprv slabé, potom čoraz jasnejšie, teraz je zaliate fialovou farbou - farbami západu slnka. A potom opäť zhasne, aby sa na pár minút opäť rozžiarila farbou jemného zeleného lístia.

IN podmorský svet Môžete vidieť aj iné farebné maľby.

Spomeňme si na známu vetvičku červeného koralu. Táto vetva je domovom veľmi jednoduchých zvierat - polypov. Polypy žijú v rozsiahlych kolóniách, ktoré vyzerajú ako kríky. Polypy si stavajú svoj domov z vápna alebo nadržanej hmoty. Takéto obydlia sa nazývajú polypnyaky a vetva červeného koralu je časticou polypnyaku. Podmorské skaly sú na niektorých miestach úplne pokryté celým hájom koralových kríkov rôznych tvarov a farieb (obr. 6) s mnohými maličkými komôrkami, v ktorých sedia státisíce polypov – zvieratiek, ktoré vyzerajú ako malé biele kvietky. V mnohých polypových lesoch sa zdá, že polypy sú pohltené plameňmi tvorenými mnohými svetlami. Svetlá niekedy horia nerovnomerne a prerušovane, menia farbu: zrazu sa zaiskria fialovým svetlom, potom sa zmení na červenú, alebo sa bude trblietať bledomodrou a po prechode celým radom prechodov z modrej na zelenú zamrzne pri farby smaragdu alebo zhasnú, vytvárajúc okolo seba čierne tiene a tam sa opäť rozžiaria dúhové iskry.

Medzi obyvateľmi krajiny sú svetielkajúce zvieratá: sú to takmer výlučne chrobáky. V Európe žije šesť druhov takýchto chrobákov. V tropických krajinách je ich oveľa viac. Všetci tvoria jednu čeľaď lampyridov, teda svetlušiek. „Osvetlenie“, ktoré niekedy tieto chrobáčiky predvádzajú, je veľmi veľkolepé divadlo.

Raz v noci som sedel vlakom z Florencie do Ríma. Zrazu moju pozornosť upútali iskry poletujúce pri koči. Najprv si ich mohli pomýliť s iskrami, ktoré vyžaroval komín lokomotívy. Pri pohľade z okna som videl, že náš vlak sa rúti vpred cez ľahký, priehľadný oblak utkaný z drobných zlato-modrých svetiel. Všade sa leskli. Krúžili, prepichovali vzduch žiarivými oblúkmi, zarezávali do rôznymi smermi, prekročil, potopil sa a znova vzplanul v tme noci, spadol na zem v ohnivom daždi. A vlak sa rútil stále ďalej, zahalený magickým závojom svetiel. Táto nezabudnuteľná podívaná trvala päť minút, ba aj viac. Potom sme unikli z oblaku horiacich prachových častíc a nechali sme ich ďaleko za sebou.

Boli to myriady svetlušiek, náš vlak vrazil do stredu tohto nenápadne vyzerajúceho hmyzu, zhromaždeného v tichej, teplej noci, zrejme v r. obdobie párenia vlastný život. (Podobný jav možno pozorovať nielen v stredomorských krajinách, ale aj u nás v Rusku. Ak prídete vlakom za teplého a nie daždivého večera v druhej polovici leta Pobrežie Čierneho mora, pozorovať extravaganciu opísanú autorom v okolí Tuapse. Kvôli množstvu tunelov, množstvu zákrut a jednokoľajnej trati vlak nejde veľmi rýchlo a let svetlušiek je fascinujúci pohľad. - Yu.M.)

Niektoré druhy svetlušiek vyžarujú svetlo relatívne vysokej intenzity. Existujú svetlušky, ktoré žiaria tak jasne, že na tmavom obzore z diaľky okamžite neviete určiť, či je to hviezda alebo svetluška pred vami. Existujú druhy, v ktorých samce aj samice žiaria rovnako dobre (napríklad talianske svetlušky). Napokon existujú aj druhy chrobákov, u ktorých samec a samica žiaria odlišne, hoci vyzerajú rovnako: u samca je svetielkujúci orgán lepšie vyvinutý a pôsobí energickejšie ako u samice. Keď je samica nedostatočne vyvinutá, má len základné krídla alebo žiadne krídla a samec je vyvinutý normálne, potom sa pozoruje niečo iné: u samice fungujú svetielkujúce orgány oveľa silnejšie ako u samca; čím je samička menej vyvinutá, tým je nehybnejšia a bezmocnejšia, tým je jej svetielkujúci orgán jasnejší. Najlepší príklad Slúžiť tu môže takzvaný „Ivan’s worm“, čo vôbec nie je červ, ale larvovitá samička špeciálneho druhu svetlušiek (obr. 7). Mnohí z nás obdivovali jeho chladné, ba až svetlo predierajúce sa lístím kríkov či trávy. Je tu však ešte zaujímavejší pohľad – žiara samičky iného druhu svetlušiek. Cez deň nenápadný, pripomínajúci annelid červa, v noci sa vďaka množstvu svietiacich orgánov doslova kúpe v lúčoch vlastného nádherného modrobieleho svetla.

Nestačí však obdivovať žiaru živých bytostí. Je potrebné vedieť, čo spôsobuje žiaru obyvateľov podmorského a pozemského sveta a akú úlohu zohráva v živote zvierat.

Vo vnútri každej nočnej žiary môžete pomocou mikroskopu vidieť veľa žltkastých zŕn - sú to svietiace baktérie žijúce v tele nočnej žiary. Vyžarovaním svetla spôsobujú, že tieto mikroskopické zvieratá žiaria. To isté treba povedať aj o rybách, ktorých oči sú ako horiace lampáše: ich žiaru spôsobujú svetielkujúce baktérie, ktoré sa usadili v bunkách svetielkujúceho orgánu tejto ryby. Ale žiara zvierat nie je vždy spojená s aktivitou svetelných baktérií. Niekedy svetlo produkujú špeciálne svetelné bunky samotného zvieraťa.

Luminiscenčné orgány rôznych zvierat sú postavené podľa rovnakého typu, ale niektoré sú jednoduchšie, zatiaľ čo iné sú zložitejšie. Zatiaľ čo svietiace polypy, medúzy a hviezdice majú celé telo žiariace, niektoré plemená rakov majú len jeden zdroj svetla – veľké oči, podobne ako ďalekohľad. Medzi svietiacimi živočíchmi však jedno z prvých miest právom patrí hlavonožcom. Patrí medzi ne chobotnica, ktorá má schopnosť meniť farbu svojich vonkajších obalov.

Aké orgány spôsobujú žiaru? Ako sú postavené a ako fungujú?

Koža hlavonožca obsahuje malé tvrdé telá oválneho tvaru. Predná časť tohto tela, pozerajúca sa von, je úplne priehľadná a je niečo podobné očnej šošovke a zadná časť, väčšina z nich, je obalená čiernou škrupinou pigmentových buniek (obr. 8). Priamo pod touto škrupinou ležia striebristé bunky v niekoľkých radoch: tvoria strednú vrstvu svetelného orgánu mäkkýšov. Pod ním sú bunky zložitého tvaru, ktoré pripomínajú nervové prvky sietnice. Lemujú vnútorný povrch tohto tela ("prístroj"). Vyžarujú aj svetlo.

Takže „žiarovka“ hlavonožca pozostáva z troch rôznych vrstiev. Svetlo je uvoľňované bunkami vnútornej vrstvy. Odráža sa od striebristých buniek strednej vrstvy, prechádza cez priehľadný koniec „žiarovky“ a zhasne.

Ďalší zaujímavý detail tohto svetelného „zariadenia“. V koži hlavonožca sa vedľa každého takéhoto tela nachádza niečo podobné ako vyduté zrkadlo alebo reflektor. Každý takýto reflektor v „žiarovke“ mäkkýšov zase pozostáva z dvoch druhov buniek: tmavých pigmentových buniek, ktoré neprepúšťajú svetlo, pred ktorými sú rady strieborných buniek, ktoré odrážajú svetlo.

Kým telo žije, v jeho bunkách prebiehajú rôzne chemické procesy. V súvislosti s týmito procesmi v tele vznikajú rôznych tvarov energia: tepelná, vďaka čomu sa ohrieva; mechanické, od ktorých závisia jeho pohyby; elektrický, ktorý je spojený s prácou jeho nervov. Svetlo tiež zvláštny druh energie vznikajúcej pod vplyvom toho interná práca ktorý sa vyskytuje v organizme. Látka svetelných baktérií a tých buniek, z ktorých sa skladajú svetelné aparáty živočíchov, po oxidácii vyžaruje svetelnú energiu.

Akú úlohu hrá žiara v živote zvierat? Doposiaľ nebolo možné odpovedať na túto otázku v každom jednotlivom prípade. Sotva však možno pochybovať o výhodách žiary pre mnohé zvieratá. Žiariace ryby a raky žijú v hĺbkach, kde slnečné svetlo nepreniká. V tme je ťažké rozoznať, čo sa deje okolo, vystopovať korisť a včas uniknúť pred nepriateľom. Medzitým svietiace ryby a raky vidia a majú oči. Schopnosť žiariť im uľahčuje život.

Okrem toho vieme, ako niektoré zvieratá priťahuje svetlo. Ryba, ktorej z hlavy trčí niečo ako žiarovka, alebo čert s dlhým, šnúrovitým tykadlom „s baterkou“ na konci, používajú na prilákanie koristi svetelné orgány. Hlavonožec je v tomto smere ešte šťastnejší: jeho premenlivé, dúhové svetlo niektorých priťahuje, iných desí. Niektoré odrody malých svietiacich kôrovcov v momente nebezpečenstva vyžarujú prúdy svietiacej látky a výsledný svetelný oblak ich pred nepriateľom skryje. Nakoniec u niektorých zvierat žiara slúži ako prostriedok na nájdenie a prilákanie jedného pohlavia zvieraťa k druhému: samce tak nachádzajú samice alebo ich, naopak, priťahujú k sebe. V dôsledku toho je žiara zvierat jednou z adaptácií, na ktoré sú také bohaté Živá príroda, jedna zo zbraní v boji o existenciu.

Bioluminiscencia (v preklade z gréckeho „bios“ – život a latinského „lumen“ – svetlo) je schopnosť živých organizmov vyžarovať svetlo. Toto je jedna z najviac úžasné javy. V prírode sa nevyskytuje príliš často. Ako to vyzerá? Sledujme:

10. Žiariaci planktón

Foto 10. Žiariaci planktón, Maledivy

Žiariaci planktón v jazere Gippsland v Austrálii. Táto žiara nie je nič iné ako bioluminiscencia – chemické procesy v tele zvierat, pri ktorých sa uvoľnená energia uvoľňuje vo forme svetla. Fenomén bioluminiscencie, úžasný svojou povahou, mal to šťastie nielen vidieť, ale aj odfotografovať ho fotograf Phil Hart.

9. Žiariace huby


Na snímke Panellus stipticus. Jedna z mála húb s bioluminiscenciou. Tento druh húb je pomerne bežný v Ázii, Austrálii, Európe a Severnej Amerike. Rastie v trsoch na kmeňoch, pňoch a kmeňoch listnatých stromov, najmä na duboch, bukoch a brezách.

8. Škorpión


Na fotografii je škorpión žiariaci pod ultrafialovým svetlom. Škorpióni nevyžarujú vlastné svetlo, ale žiaria pod neviditeľným vyžarovaním neónového svetla. Ide o to, že v exoskelete škorpióna je látka, ktorá vyžaruje svoje svetlo pod ultrafialovým žiarením.

7. Svetlé červy Caves Waitomo, Nový Zéland


Na Novom Zélande je jaskyňa Waitomo domovom svetielkujúcich lariev komárov. Pokrývajú strop jaskyne. Tieto larvy zanechávajú vlákna žeravého hlienu, až 70 na červa. To im pomáha chytať muchy a pakomáre, ktorými sa živia. U niektorých druhov sú takéto nite jedovaté!

6. Žiariace medúzy, Japonsko


Fotografia 6. Žiariace medúzy, Japonsko

V zálive Toyama v Japonsku sa naskytol úžasný pohľad - na breh zálivu vyplavilo tisíce medúz. Okrem toho tieto medúzy žijú vo veľkých hĺbkach a počas obdobia rozmnožovania stúpajú na povrch. V tej chvíli ich priviedli obrovské číslo pristáť. Vonkajšie tento obrázok veľmi pripomína žiariaci planktón! Ale to sú úplne dva rozdielne javy.

5. Žiariace huby (Mycena lux-coeli)


To, čo tu vidíte, sú žiarivé huby Mycena lux-coeli. Rastú v Japonsku počas obdobia dažďov na padlých stromoch Chinquapin. Tieto huby vyžarujú svetlo vďaka látke zvanej luciferín, ktorá oxiduje a vytvára túto intenzívnu zelenkavo-bielu žiaru. Je veľmi zábavné, že v latinčine Lucifer znamená „svetlo darcu“. Kto by to bol vedel! Tieto huby žijú len niekoľko dní a zomrú, keď prestanú pršať.

4. Žiara ostrakoda Cypridina hilgendorfii, Japonsko


Cypridina hilgendorfii je názov pre mäkkýše, drobné (väčšinou nie viac ako 1-2 mm), priehľadné organizmy, ktoré žijú v pobrežných vodách a pieskoch Japonska. Svietia vďaka látke luciferín.

Zaujímavosťou je, že počas druhej svetovej vojny Japonci zbierali tieto kôrovce, aby v noci získali svetlo. Po namočení týchto organizmov vo vode začnú opäť žiariť.

3. Svietiace svetlušky


Fotografia 3. Fotografia svetlušiek s dlhou expozíciou

Takto vyzerajú biotopy svetlušiek pri dlhej expozícii. Svetlušky blikajú, aby upútali pozornosť opačného pohlavia.

2. Žiariace baktérie


Žiariace baktérie sú úžasný prírodný fenomén. Svetlo v baktériách sa vytvára v cytoplazme. Žijú hlavne v morská voda a menej často na súši. Jedna baktéria sama o sebe vyžaruje veľmi slabé, takmer neviditeľné svetlo, ale keď je v veľké množstvá, potom žiaria intenzívnejším, oku veľmi príjemným modrým svetlom.

1. Medúza (Aequorea Victoria)


V šesťdesiatych rokoch minulého storočia japonsko-americký vedec Osamu Shimomura na univerzite v Nagoya identifikoval luminiscenčný proteín ekvorín z medúzy equorea (Aequorea victoria). Shimomura ukázal, že ekvorín sa iniciuje iónmi vápnika bez kyslíka (oxidácia). Inými slovami, fragment vyžarujúci svetlo nie je samostatný substrát sám o sebe, ale substrát pevne viazaný na proteín. To zase znamenalo obrovský prínos nielen pre vedu, ale aj pre medicínu. V roku 2008 bol ocenený Shimomura nobelová cena za vaše úsilie.