Табият табышмактары: Биолюминесценция

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Биолюминесценция – тирүү организмдердин өз белоктору менен же симбиоздук бактериялардын жардамы менен жаркырап туруу жөндөмдүүлүгү.

Бүгүнкү күндө жарык берүүчү жандыктардын 800гө жакын түрү белгилүү. Алардын көбү деңизде жашашат. Булар бактериялар, бир клеткалуу балырлар, радиоляриялар, козу карындар, планктондук жана жабышкан целентераттар, сифонофорлор, деңиз жүнү, стенофорлор, эхинодермалар, курттар, моллюскалар, рак сымалдуулар, балыктар.

Жаркыраган жаныбарлардын айрымдары пиросомалар (от коңуздары). Тузсуз суудагы биолюминесценттүү түрлөрдүн ичинен Жаңы Зеландиялык карын буттуу моллюска Latia neritoides жана бир катар бактериялар белгилүү. Жер үстүндөгү организмдердин арасында козу карындардын кээ бир түрлөрү, сөөлжандар, үлүлдөр, милипедтер жана курт-кумурскалар жаркырап турат.

Микрокосмос деңгээлинде биз өтө сезгич фотометрлердин жардамы менен гана каттай турган өтө алсыз жаркыроо - бул зарыл, бирок клеткалар үчүн уулуу болгон ферменттер тарабынан реактивдүү кычкылтек түрлөрүн нейтралдаштыруунун кошумча таасири. глюкоза кычкылдануу процесси. Алар ошондой эле ар кандай фосфор белокторуна хемилюминесценция үчүн зарыл болгон энергияны беришет.

Алгачкы бактериялык лампалардын бири - жарык берүүчү бактериялардын маданияты бар колбаны мындан жүз жылдан ашык мурда голландиялык ботаник жана микробиолог Мартин Бейжеринк жасаган. 1935-жылы мындай лампалар жада калса Париждин океанологиялык институтунун чоң залын жарыктандырып турган, ал эми согуш мезгилинде советтик микробиолог А. Егорова жарык берүүчү бактерияларды прозалык максатта - лабораторияны жарыктандыруу үчүн колдонгон.

Жана ушундай эле экспериментти жасай аласыз: чийки балык же этти жылуу жерге коюп, бир-эки жума күтө туруңуз, анан түнү менен келип (шамал тараптан!) Анан эмне болорун көрүңүз - бул бактериялар жашашы мүмкүн. аш болумдуу чөйрө башка дүйнөнүн жарыгы менен жаркырайт. Бактериялар, негизинен, Photobacterium жана Vibrio тукумдарынан, көп клеткалуу планктондук организмдер (сүрөттө) деңизде жаркырайт, бирок жарыктын негизги булагы эң чоң (3 ммге чейин!) жана татаал бир клеткалуу организмдердин бири - түнкү балырлар. жарык.

Бактерияларда фосфор белоктору клетканын бүтүндөй чачыранды, бир клеткалуу эукариоттук (клетка ядросу бар) организмдерде цитоплазмадагы мембрана менен курчалган везикулаларда жайгашкан. Көп клеткалуу жаныбарларда жарыкты көбүнчө атайын клеткалар – фотоциттер, көбүнчө атайын органдарга – фотофорлор бөлүп чыгарышат.

Целентераттардын жана башка примитивдүү жаныбарлардын фотоциттери, ошондой эле симбиоздук фотобактериялардын эсебинен иштеген фотофоралар механикалык же химиялык стимулдан кийин тынымсыз же бир нече секунда күйүп турат. Нерв системасы аздыр-көптүр өнүккөн жаныбарларда фотоциттердин ишин башкарып, сырткы дүүлүктүргүчтөрдүн таасиринде же организмдин ички чөйрөсү өзгөргөндө аларды күйгүзүп, өчүрүп турат.

Клетка ичиндегиден тышкары терең деңиз чабактарында, осьминогдордо, балыктарда жана кальмарларда жаркыроонун секретордук түрү бар: эки түрдүү бездин секреция продуктуларынын аралашмасы мантиядан же кабык астынан сыртка чыгып, клеткага тарайт. жаркыраган булуттай суу, душмандын көзүн сокур кылып.

Биолюминесценциянын дагы бир классикалык мисалы жыгач чириги болуп саналат. Аларда дарактын өзү эмес, кадимки бал кычыткысынын мицелийи жаркырап турат.

Ал эми Mycena тукумундагы жогорку козу карындарда, ошондой эле чириген даракта өсөт, бирок Бразилия жана Япония сыяктуу жылуу аймактарда мөмө денелери жаркырап турат - булар көбүнчө козу карындар деп аталат (бирок көк, ачыткы жана башка козу карындар да козу карындар, бирок төмөнкүчөлөр гана.). Бул тукумдун бир түрү M. lux-coeli, "mycene - асман нуру" деп аталат.

Биолюминесценциянын эң таң калыштуу колдонулушу – бул трансгендик өсүмдүктөрдү жана жаныбарларды түзүү. Хромосомаларга GFP гени киргизилген биринчи чычкан 1998-жылы түзүлгөн.

Жаркылдаган протеиндер ар кандай организмдердин хромосомаларына бөтөн гендерди киргизүүнүн ыкмаларын иштеп чыгуу үчүн керек: эгерде ал жаркырап турса, бул ыкма иштейт дегенди билдирет, аны геномго максаттуу генди киргизүү үчүн колдоно аласыз. Биринчи жаркыраган балык - трансгендик зебра балыгы (Brachydanio rerio) жана жапон медака күрүч балыгы (Orizias latipes) 2003-жылы сатыкка чыккан.

Жаркыраган деңиз

Түнкүсүн деңизде сүзүү бактысына ээ болгондор бул кереметтүү көрүнүштү өмүр бою эстешет. Көбүнчө жаркыроонун себеби түнкү жарыктын (Noctiluca) флагеллет балырлары болуп саналат. Кээ бир жылдары алардын саны ушунчалык көбөйүп, бүт деңиз жаркырап турат. Эгерде сиздин бактысыз болуп, жылуу деңиздин жээгине туура эмес убакта түшүп калсаңыз, деңиз суусун банкага куюп көрүңүз жана ал жерге бир аз кант кошуп көрүңүз.

Ноктилисттер буга люциферин протеининин активдүүлүгүн жогорулатуу менен жооп беришет. Сууну чайкап, көк түскө суктаныңыз. Ал эми суктануу үчүн токтогондо, табияттын ачыла элек сырларынын бирине карап жатканыңызды эстей аласыз: ар кандай таксондордо жаркырап калуу жөндөмдүүлүгүнүн пайда болушунун эволюциялык механизмдеринин ачык-айкын эместигин өзүнчө бир бөлүмдө белгилеген. Дарвиндин «Түрлөрдүн келип чыгышы» деген китебин жазган жана ошондон бери илимпоздор бул суроонун чындыктын жарыгы экенин айта алышкан жок.

Люминесценция жарыктан коргоочу функцияны аткарган пигменттик бирикмелердин негизинде жакшы жарык шарттарында жашаган организмдерде пайда болушу мүмкүн.

Бирок акырындык менен бир өзгөчөлүктүн - секундасына бир фотон, эки, он - алар үчүн да, түнкү жана терең деңиздеги туугандары үчүн да табигый тандалууга таасир эте алган эмес: мындай алсыз жаркыроону эң сезимтал көздөр да сезбейт, ал эми Жылаңач жерде интенсивдүү жаркыроонун даяр механизмдеринин пайда болушу да мүмкүн эместей көрүнөт. Ал тургай, көптөгөн түрлөрдөгү жаркыроонун функциялары түшүнүксүз бойдон калууда.

Эмне үчүн алар жаркырап жатышат?

Жаркыраган бактерия колониялары жана козу карындар микробдорду, спораларды же мицелийди таратуучу курт-кумурскаларды өзүнө тартат. Жаңы зеландиялык Arachnocampa чиркейинин курт-кумурска жегич личинкалары капкан торду токуп, курт-кумурскаларды өзүнө тартып, өз денеси менен жарыктандырат.

Жарык жаркылдаган жырткычтарды медузалар, тарак желе жана башка алсыз жана жумшак жандыктардан коркутуп жибериши мүмкүн. Ушул эле максатта тайыз сууда өскөн кораллдар жана башка колониялык жаныбарлар механикалык стимулга жооп иретинде жаркырап, алардын эч ким тийбеген кошуналары да жылтылдай башташат. Терең деңиз маржандары аларга жеткен кыска толкун узундуктагы алсыз жарыкты, балким, кыртыштарында жашаган симбиотикалык балырлардын фотосинтездешин камсыз кылуу үчүн узунураак толкун узундуктагы радиацияга айлантат.

Лампочкасы бар кайырмак

Балык балыктарынын (Lophiiformes) тартиби эң ар түрдүү (16 тукум, 70тен ашык тукум жана 225тен ашык түр) жана, балким, терең деңиздеги балыктардын эң кызыктуусу. (Көпчүлүк деңиз балыкчылары менен зоология окуу китебинен эмес, «Немону табуу» мультфильминен тааныш).

Балыкчылардын ургаачылары - чоң ооздору, күчтүү тиштери жана ашказаны өтө ийилчээк болгон жырткычтар. Кээде деңиз бетинен эки эсе чоң балыктарга муунган өлүк балыктар кездешет: жырткыч тиштеринин түзүлүшүнөн улам аны коё албайт. Арткы сүзгүчтүн биринчи нуру аягында жаркыраган «курт» (эска) бар «кармакка» (illicium) айланат. Бул биолюминесценттүү бактерияларды камтыган былжырга толгон без. Эску кан менен азыктанган артериялардын дубалдарынын кеңейишинен балык өзүм билемдик менен бул үчүн кычкылтек менен камсыз кылууну талап кылган бактериялардын люминесценциясын жаратышы мүмкүн, же аны токтотуп, тамырларды тарытып коюшу мүмкүн.

Адатта, жаркылдоо ар бир түр үчүн жекече жаркыраган бир катар түрүндө пайда болот. Ceratias holboelli түрүндөгү Illicium алдыга жылып, артындагы атайын каналга тартыла алат. Жемдигин азгырган бул балыкчы жаркыраган жемди акырындап оозуна алып барып, жемди жутуп жиберет. Ал эми Галатеатхаума акселинин оозунда жем бар.

Phosphors жайгашкан жери, ал тургай, жаркыраган тактардын көз ирмемдик мүнөзү байланыш үчүн кызмат кыла алат - мисалы, өнөктөш тартуу үчүн. Ал эми америкалык Photuris versicolor от жалынын ургаачылары жупташкандан кийин башка түрдөгү ургаачылардын "Морзе кодун өчүрө" башташат, эркектерин сүйүү үчүн эмес, гастрономиялык максаттар үчүн тарта башташат.

Япониянын жээктеринде массалык үйлөнүү үлпөттөрүн умитохару (деңиз оту) – кичинекей, 1-2 мм узундуктагы, Cypridina тукумундагы рак сымалдуулар жана кальмар Watasenia scintellans белгилешет. Узундугу 10 смдей болгон ватазений денелери чатырлары менен бирге фотофор берметтери менен чекиттелген жана диаметри 25-30 см болгон аймакты жарыктандырат - бул кальмарлардын бүтүндөй мектеби менен деңиз кандай экенин элестетиңиз!

Көптөгөн терең деңиздеги цефалоподдордун денеси түрдүү түстүү жарык тактардын үлгүсү менен боёлгон, ал эми фотофоралар рефлекторлор жана линзалар (кээде кош жана түстүү) менен туура багытта гана жаркырап турган прожектор сыяктуу өтө татаал.

Көптөгөн терең деңиз планктондук чабактары жаркыраган жөндөмгө ээ. Кол-буттарында, капталдарында жана дененин вентралдык капталдарында 150гө чейин фотофоралар болот, кээде линзалар менен капталган. Ар бир түр үчүн фотофорлордун жайгашкан жери жана саны туруктуу жана океандын тереңдигинде караңгылыкта эркектерге ургаачыларды табууга жана баары чогуу үйүр болуп чогултууга жардам берет.