Bioluminiscencia: definícia, mechanizmus a príklady v prírode

Bioluminiscencia je predovšetkým morský jav.

"Je to dominantný zdroj svetla v najväčšej časti obývateľného objemu Zeme, v hlbokom oceáne. Naopak, bioluminiscencia sa v podstate nevyskytuje (až na niekoľko výnimiek) v sladkej vode, dokonca ani v Bajkalskom jazere".

Bioluminiscencia sa v mori vyskytuje na všetkých úrovniach: planktónne, pelagické a bentické organizmy. Niektoré planktonické skupiny, ako sú dinoflageláty a ktenofóry (hrebeňovky), ju využívajú u väčšiny druhov. Väčšina hlbokomorských živočíchov využíva bioluminiscenciu v tej či onej forme. Zvyčajne patrí morská svetelná emisia do modrého a zeleného svetelného spektra, teda do vlnových dĺžok, ktoré sa najľahšie prenášajú morskou vodou.

Zoznam nájdete na webovej stránke spoločnosti Biolum.

Kamufláž s protisvetlom

U niektorých druhov chobotníc sa bakteriálna bioluminiscencia využíva na protisvetlo, aby zviera zodpovedalo hornému svetlu prostredia viditeľnému zdola. U týchto živočíchov svetelné orgány riadia kontrast tohto osvetlenia, aby sa vytvorila optická zhoda. Zvyčajne sú tieto svetelné orgány oddelené od tkaniva obsahujúceho bioluminiscenčné baktérie.

Atrakcia

Bioluminiscenciu využívajú viaceré hlbokomorské ryby, ako napríklad rybárik morský, ako lákadlo na prilákanie koristi. Visiaca návnada na hlave ryby priláka malé živočíchy do jej dosahu. Niektoré ryby však používajú nebioluminiscenčnú návnadu.

Žralok kuchársky využíva na maskovanie bioluminiscenciu, ale malá škvrna na jeho spodnej časti brucha zostáva tmavá a veľkým dravým rybám, ako sú tuniak a makrela, ktoré plávajú pod ním, sa javí ako malá rybka. Keď sa tieto ryby pokúsia skonzumovať "malú rybu", žralok ich uhryzne a vyryje z hostiteľa malé okrúhle kusy mäsa v tvare "vykrajovača na sušienky".

Dinoflageláty majú zaujímavý zvrat v tomto mechanizme. Keď dravec planktónu zaznamená pohyb vo vode, dinoflagelát začne svietiť. To následne priláka ešte väčších predátorov, ktorí potenciálneho predátora dinoflagelátu skonzumujú.

Dôležitou funkciou bioluminiscencie je prilákanie partnerov. Vidíme to u svetlušiek, ktoré v období párenia využívajú periodické blikanie bruška na prilákanie partnerov. V morskom prostredí to bolo dobre zdokumentované len u niektorých malých ostnatokožcov, ale môže to byť celkom bežné.

Odpudzovanie

Niektoré chobotnice a malé kôrovce používajú bioluminiscenciu, rovnako ako mnohé kalmáre používajú atrament. Vypúšťajú oblak luminiscencie, ktorý zmätie alebo odradí potenciálneho predátora, zatiaľ čo chobotnica alebo kôrovec unikne do bezpečia. Každý druh svetlušky má larvy, ktoré svietia, aby odpudzovali predátorov.

Bioluminiscenčné organizmy sú cieľom mnohých oblastí výskumu. Luciferázové systémy sa široko používajú v oblasti genetického inžinierstva. Používajú sa aj v biomedicínskom výskume, aby sa niektorým bunkám dali viditeľné značky. Luciferín sa môže pridávať do molekúl a buniek, aby boli viditeľné pod mikroskopom. "Tento trh má v súčasnosti hodnotu približne 20 miliárd libier. Ak prídete do nemocnice a necháte si urobiť krvný test, ktorý meria vírusové bielkoviny, rakovinové bielkoviny, hormóny, vitamíny, bakteriálne bielkoviny, lieky, takmer určite sa v ňom použije táto technika."

Štruktúru fotoforov, orgánov produkujúcich svetlo v bioluminiscenčných organizmoch, skúmajú priemyselní dizajnéri.

Toto je zoznam organizmov, ktoré majú viditeľnú bioluminiscenciu:

Suchozemské organizmy

Zvieratá:

• Článkonožce
• svetlušky
• chrobáky s kliknutím
• svietiace červy
• železničné červy
• niektoré mycetofilné muchy
• niektoré stonožky, napríklad Geophilus carpophagus.
• niektoré mnohonôžky, ako napríklad Motyxia.
• suchozemský mäkkýš (tropický suchozemský slimák)
• Quantula striata
• Annelidy
• Huby - celkom 71 druhov je bioluminiscenčných, vrátane druhov Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus.
• Huby (pozri Foxfire)
• Huba Jack O'Lantern (Omphalotus olearius)
• duchovité huby (Omphalotus nidiformis)
• Medová huba
• Panellus stipticus

Ryby

• Anglerfish
• Žralok Cookie-cutter
• Ryba na baterky
• Úhor hrebenatý
• Lampióny
• Morská sekera
• Ryba poddôstojník
• Pineconefish
• Viperfish

Svetlušky

Napriek svojmu názvu sú svetlušky v skutočnosti chrobáky, ktoré na výrobu svojho typického zelenkastého blikajúceho svetla využívajú enzymatickú reakciu chemickej zlúčeniny nazývanej luciferín. Predpokladá sa, že hlavným účelom ich blikajúceho bruška je okrem varovania predátorov pred ich toxicitou aj prilákanie partnerov.

Morské bezstavovce

• mnoho Cnidaria
• Morské perá
• koraly
• Aequorea victoria, medúza
• niektoré druhy Ctenophores alebo "hrebeňové želé"
• niektoré ostnatokožce (napr. Ophiurida)
• niektoré kôrovce
• ostrakodov
• kopepódy
• krill
• dva druhy chaetognátov
• niektoré mäkkýše
• niektoré mušle a iné lastúrniky
• niektoré nudibranche, morské slimáky
• Chobotnice
• Bolitaenidae
• objednávka Teuthida
• Kolosálna chobotnica
• Mastigoteuthidae
• Sepiolidae
• Šumivá chobotnica Enope
• Upírska chobotnica

Mikroorganizmy

• Dinoflageláty (napr. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
• Vibrionaceae (napr. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
• Členovia morskej bakteriálnej čeľade Shewanellaceae, Shewanella hanedai a Shewanella woodyi, sú bioluminiscenčné.