Tabiatning topishmoqlari: bioluminesans

2023 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-08-25 06:21

Bioluminesans - tirik organizmlarning o'z oqsillari yoki simbiotik bakteriyalar yordamida porlash qobiliyati.

Bugungi kunda yorqin tirik mavjudotlarning 800 ga yaqin turlari ma'lum. Ularning aksariyati dengizda yashaydi. Bular bakteriyalar, bir hujayrali bayroqsimon suv o'tlari, radiolaryanlar, zamburug'lar, plankton va biriktirilgan koelenteratlar, sifonoforlar, dengiz patlari, ktenoforlar, echinodermalar, qurtlar, mollyuskalar, qisqichbaqasimonlar, baliqlar.

Eng yorqin hayvonlardan ba'zilari pirosomalardir (olov qo'ng'izlari). Chuchuk suv bioluminesans turlaridan Yangi Zelandiya gastropod mollyuskasi Latia neritoides va bir qator bakteriyalar ma'lum. Quruqlikdagi organizmlar orasida zamburug'larning ayrim turlari, yomg'ir chuvalchanglari, salyangozlar, millipedalar va hasharotlar porlaydi.

Mikrokosmos darajasida biz faqat yuqori sezgir fotometrlar yordamida qayd etishimiz mumkin bo'lgan juda zaif nurlanish - bu zarur, ammo hujayralar uchun toksik bo'lgan reaktiv kislorod turlarini fermentlar tomonidan zararsizlantirishning yon ta'siri. glyukoza oksidlanish jarayoni. Ular, shuningdek, turli fosfor oqsillarini kimilyuminesans uchun zarur bo'lgan energiya bilan ta'minlaydi.

Birinchi bakterial lampalardan biri - nurli bakteriyalar madaniyati bo'lgan kolba - yuz yildan ko'proq vaqt oldin golland botanisti va mikrobiologi Martin Beyjerink tomonidan qiziqtirildi. 1935 yilda bunday lampalar hatto Parij okeanologiya institutining katta zalini yoritgan va urush paytida sovet mikrobiologi A. A. Egorova nurli bakteriyalarni prozaik maqsadlarda - laboratoriyani yoritish uchun ishlatgan.

Va shunga o'xshash tajribani amalga oshirishingiz mumkin: xom baliq yoki go'shtni issiq joyga qo'ying, bir yoki ikki hafta kuting, so'ngra kechasi (shamol tomondan!) Va nima bo'lishini ko'ring - bakteriyalar yashaydigan bo'lishi mumkin. ozuqa muhiti boshqa dunyoviy yorug'lik bilan porlaydi. Bakteriyalar, asosan, Photobacterium va Vibrio avlodlari va ko'p hujayrali plankton organizmlar (rasmda) dengizda porlaydilar, lekin yorug'likning asosiy manbai eng katta (3 mm gacha!) Va murakkab bir hujayrali organizmlardan biri - tungi flagellat suv o'tlari. yorug'lik.

Bakteriyalarda fosfor oqsillari butun hujayra bo'ylab tarqalgan, bir hujayrali eukaryotik (hujayra yadrosi bo'lgan) organizmlarda ular sitoplazmadagi membrana bilan o'ralgan pufakchalarda joylashgan. Ko'p hujayrali hayvonlarda yorug'lik odatda maxsus hujayralar - fototsitlar tomonidan chiqariladi, ko'pincha maxsus organlarga - fotoforlar guruhlanadi.

Koelenteratlar va boshqa ibtidoiy hayvonlarning fototsitlari, shuningdek, simbiotik fotobakteriyalar tufayli ishlaydigan fotoforlar mexanik yoki kimyoviy stimulyatsiyadan keyin doimiy ravishda yoki bir necha soniya davomida porlaydi. Ko'proq yoki kamroq rivojlangan asab tizimiga ega hayvonlarda u fototsitlarning ishini boshqaradi, tashqi stimullarga javoban yoki tananing ichki muhiti o'zgarganda ularni yoqadi va o'chiradi.

Hujayra ichidagiga qo'shimcha ravishda, chuqur dengiz qisqichbaqalarida, sakkizoyoqlarda, krevetkada va kalamarda porlashning sekretor turi mavjud: ikki xil bezlarning sekretsiya mahsulotlari aralashmasi mantiyadan yoki qobiq ostidan chiqariladi va bo'shliqqa tarqaladi. yaltirab turgan bulut kabi suv dushmanni ko'r qiladi.

Bioluminesansning yana bir klassik misoli yog'och chirishidir. Ularda daraxtning o'zi emas, balki oddiy asal qo'ziqorinining mitseliyasi porlaydi.

Mycena jinsining yuqori zamburug'larida ham chirigan daraxtda o'sadi, lekin Braziliya va Yaponiya kabi issiq hududlarda mevali tanalar porlaydi - bu odatda qo'ziqorin deb ataladi (garchi mog'or, xamirturush va boshqa zamburug'lar ham qo'ziqorin bo'lsa ham, faqat pastki qismi).). Ushbu turning turlaridan biri M. lux-coeli, "mitsen - samoviy nur" deb ataladi.

Bioluminesansning eng yorqin qo'llanilishi transgen o'simliklar va hayvonlarni yaratishdir. Xromosomalarga GFP geni kiritilgan birinchi sichqon 1998 yilda yaratilgan.

Yorqin oqsillar turli organizmlarning xromosomalariga begona genlarni kiritish usullarini ishlab chiqish uchun kerak bo'ladi: agar u yonib tursa, demak, bu usul ishlaydi, siz genomga maqsadli genni kiritish uchun foydalanishingiz mumkin. Birinchi nurli baliq - transgen zebrafish (Brachydanio rerio) va yapon medaka guruch baliqlari (Orizias latipes) 2003 yilda sotuvga chiqdi.

Yorqin dengiz

Kechasi dengizda suzish baxtiga muyassar bo'lganlar bu maftunkor manzarani bir umr eslab qolishadi. Ko'pincha, porlashning sababi tungi yorug'likning (Noctiluca) flagellat yosunlaridir. Ba'zi yillarda ularning soni shunchalik ko'payadiki, butun dengiz porlaydi. Agar omadingiz bo'lmasa va o'zingizni noto'g'ri vaqtda iliq dengiz qirg'og'ida topsangiz, dengiz suvini bankaga quyib ko'ring va u erda ozgina shakar qo'shing.

Noktilistlar bunga luciferin oqsilining faolligini oshirish orqali javob berishadi. Suvni silkitib, mavimsi nurga qoyil qoling. Va hayratga tushishni to'xtatganingizda, siz tabiatning ochilmagan sirlaridan biriga qarayotganingizni eslay olasiz: "har xil taksonlarda porlash qobiliyatining paydo bo'lishining evolyutsion mexanizmlari aniq emasligi" alohida bobda qayd etilgan. Darvinning "Turlarning kelib chiqishi" kitobi va o'shandan beri olimlar bu savolga haqiqat nurini to'play olmadilar.

Yorug'likdan himoya qilish funktsiyasini bajaradigan pigment birikmalari asosida yaxshi yorug'lik sharoitida yashovchi organizmlarda lyuminestsensiya rivojlanishi mumkin edi.

Ammo sekundiga bitta foton, ikkita, o'nta xususiyatning asta-sekin to'planishi ular uchun ham, tungi va chuqur dengizdagi qarindoshlari uchun ham tabiiy tanlanishga ta'sir qila olmadi: bunday zaif nurni hatto eng sezgir ko'zlar ham sezmaydilar va Yalang'och joyda kuchli porlashning tayyor mexanizmlarining paydo bo'lishi ham imkonsiz ko'rinadi. Va hatto ko'plab turlarda porlashning funktsiyalari tushunarsiz bo'lib qolmoqda.

Nega ular porlaydilar?

Yorqin bakterial koloniyalar va qo'ziqorinlar mikroblar, sporlar yoki mitseliylarni tarqatuvchi hasharotlarni o'ziga tortadi. Yangi Zelandiyadagi Arachnocampa chivinining hasharotxo'r lichinkalari tutqich to'rini to'qib, uni o'z tanasi bilan yoritib, hasharotlarni o'ziga tortadi.

Yorug'lik chaqnashlari yirtqichlarni meduza, taroq jeli va boshqa nochor va yumshoq jonzotlardan qo'rqitishi mumkin. Xuddi shu maqsadda, sayoz suvda o'sadigan marjonlar va boshqa mustamlaka hayvonlari mexanik stimulyatsiyaga javoban porlaydilar va ularning hech kim tegmagan qo'shnilari ham miltillay boshlaydi. Chuqur dengiz marjonlari ularga yetib boradigan zaif qisqa to'lqinli yorug'likni uzoqroq to'lqin uzunligi bilan nurlanishga aylantiradi, bu ularning to'qimalarida yashovchi simbiotik suv o'tlarining fotosintez qilishiga imkon beradi.

Lampochka bilan qarmoq

Baliq baliqlarining tartibi (Lophiiformes) eng xilma-xil (16 oila, 70 dan ortiq avlod va 225 dan ortiq tur) va, ehtimol, chuqur dengiz baliqlarining eng qiziqarlisidir. (Ko'pchilik dengiz baliqchilari bilan zoologiya darsligidan emas, balki "Nemonni topish" multfilmidan tanish).

Baliqchi urg'ochilar - katta og'izlari, kuchli tishlari va oshqozoni juda keng tarqalgan yirtqichlar. Ba'zida dengiz yuzasida o'lik baliq baliqlari topiladi, ular o'zlaridan ikki baravar ko'proq baliqni bo'g'ib qo'yadi: yirtqich tishlarining tuzilishi tufayli uni qo'yib yuborolmaydi. Dorsal suzgichning birinchi nuri oxirida nurli "qurt" (eska) bilan "qarmoq" (illicium) ga aylanadi. Bu shilimshiq bilan to'ldirilgan bez bo'lib, unda bioluminesans bakteriyalar mavjud. Eskuni qon bilan oziqlantiradigan arteriyalar devorlarining kengayishi tufayli baliq o'zboshimchalik bilan kislorod ta'minotiga muhtoj bo'lgan bakteriyalarning lyuminestsensiyasini keltirib chiqarishi yoki uni to'xtatib, tomirlarni toraytirishi mumkin.

Odatda, porlash har bir tur uchun individual bo'lgan bir qator chaqnashlar shaklida sodir bo'ladi. Ceratias holboelli turidagi Illicium oldinga siljishi va orqa tarafdagi maxsus kanalga chekinishi mumkin. O'ljani o'ziga jalb qilgan holda, bu baliqchi o'ljani yutib yubormaguncha, yorug'lik o'ljasini asta-sekin og'ziga olib boradi. Va Galateathauma akseli o'lja to'g'ridan-to'g'ri og'zida bor.

Fosforlarning joylashishi va hatto porlab turgan dog'larning miltillash tabiati aloqa uchun xizmat qilishi mumkin - masalan, sherikni jalb qilish. Photuris versicolor amerikalik gulxanning urg'ochilari juftlashgandan so'ng, boshqa turdagi urg'ochilarning "Morze kodini o'chirishni" boshlaydilar, bu ularning erkaklarini ishqibozlik uchun emas, balki gastronomik maqsadlarda jalb qiladi.

Yaponiya qirg'oqlarida ommaviy to'ylarni umitoharu (dengiz o't pashshalari) - 1-2 mm uzunlikdagi mayda, Cypridina jinsi qisqichbaqasimonlar va kalamar Watasenia scintellans nishonlaydi. Taxminan 10 sm uzunlikdagi vatazeniya tanalari chodirlar bilan birga fotofor marvaridlari bilan bezatilgan va diametri 25-30 sm bo'lgan maydonni yoritadi - bu kalamushlarning butun maktabi bilan dengiz qanday ko'rinishini tasavvur qiling!

Ko'pgina chuqur dengiz sefalopodlarida tanasi ko'p rangli yorug'lik dog'lari naqshlari bilan bo'yalgan va fotoforlar faqat to'g'ri yo'nalishda reflektorlar va linzalar (ba'zan qo'sh va rangli) bilan porlayotgan projektör kabi juda murakkab.

Ko'pgina chuqur dengiz plankton qisqichbaqalari porlash qobiliyatiga ega. Oyoqlarda, yon tomonlarida va tananing qorin tomonida ular 150 tagacha fotoforga ega, ba'zan esa linzalar bilan qoplangan. Har bir tur uchun fotoforlarning joylashuvi va soni qat'iy doimiydir va okean tubidagi zulmatda erkaklarga urg'ochilarni topishga yordam beradi va barchasi birgalikda - suruvlarda to'planadi.