Ako svetlušky produkujú svetlo?

Súmrak blikanie svetlušky potvrdzuje, že prišlo leto. Ako dieťa ste možno zachytili tieto tzv. Bleskové chyby vo vašich priložených rukách a prezerali si prsty, aby ste ich sledovali, ako žiaria, a čudujete sa, ako títo fascinujúce svetlušky produkovať svetlo.

svetlušky vytvoriť svetlo podobným spôsobom, ako funguje žiarovka. Svetlo je výsledkom chemickej reakcie alebo chemiluminiscencie. Ak v živom organizme dôjde k chemickej reakcii spôsobujúcej svetlo, vedci ju nazývajú bioluminiscencia. väčšina bioluminiscenčné organizmy žijú v morskom prostredí, ale svetlušky patria medzi pozemské tvory schopné produkovať svetlo.

Ak sa pozorne pozriete na dospelú svetlušku, uvidíte, že posledné dva alebo tri brušné segmenty sa javia inak ako ostatné. Tieto segmenty obsahujú orgán produkujúci svetlo, účinnú štruktúru, ktorá vytvára svetlo bez straty tepelnej energie. Ak ste sa už po niekoľkých minútach dotkli žiarovky, viete, že je horúca. Keby svetelný orgán svetlušky emitoval porovnateľné teplo, hmyz by sa stretol s chrumkavým koncom.

U svetlušiek chemická reakcia, ktorá spôsobuje ich žiarenie, závisí od enzýmu nazývaného luciferáza. Nenechajte sa zavádzať svojím menom; tento enzým nie je dielom diabla. Lucifer pochádza z latinčiny Lucis, čo znamená svetlo, a Ferre, čo znamená niesť. Luciferase je teda doslova enzým, ktorý prináša svetlo.

Bioluminiscencia svetlušiek si vyžaduje prítomnosť vápnika, adenozíntrifosfátu, chemického luciferánu a enzýmu luciferázy vo svetelnom orgáne. Keď sa do tejto kombinácie chemických zložiek zavedie kyslík, vyvolá reakciu, ktorá vytvára svetlo.

Vedci nedávno zistili, že oxid dusnatý hrá kľúčovú úlohu pri umožňovaní vstupu kyslíka do svetelného orgánu svetlušky a iniciácii reakcie. V neprítomnosti oxidu dusnatého sa molekuly kyslíka viažu na mitochondrie na povrchu buniek ľahkých orgánov a nemôžu vstúpiť do orgánu, aby spustili reakciu. Takže nie je možné vyrábať žiadne svetlo. Ak je prítomný, oxid dusnatý sa viaže na mitochondrie namiesto toho, aby umožnil kyslíku vstúpiť do orgánu, kombinuje sa s ostatnými chemikáliami a vytvára svetlo.

Okrem toho, že ide o druhové markery príťažlivosti kamarátov, je bioluminiscencia tiež signálom pre dravcov svetlušiek, ako sú netopiere, že majú horkú chuť. V štúdii uverejnenej v časopise časopisu August 2018 Pokroky vo vedeVedci zistili, že netopiere jedli menej svetlušiek, keď svetlušky žiarili.

Svetlušky vyrábajúce svetlo blikajú vzorom a farbou, ktorá je jedinečná pre ich druhy, a tieto vzory blesku je možné použiť na ich identifikáciu. Naučiť sa rozpoznávať druhy svetlušiek vo vašej oblasti si vyžaduje znalosť dĺžky, počtu a rytmu ich zábleskov, intervalu čas medzi ich zábleskami, farbu svetla, ktoré produkujú, preferované letové vzory a nočný čas, keď zvyčajne blikajú.

Rýchlosť vzplanutia svetlušky sa riadi uvoľňovaním ATP počas chemickej reakcie. Farba (alebo frekvencia) vyrobeného svetla je pravdepodobne ovplyvnená pH. Rýchlosť blesku svetlušky sa bude tiež líšiť v závislosti od teploty. Nižšie teploty vedú k nižším rýchlostiam blesku.

Aj keď ste dobre oboznámení so vzormi blesku pre svetlušky vo vašej oblasti, musíte si uvedomiť, že sa imitátori pokúšajú oklamať svojich svetlušiek. Samice svetlušiek sú známe svojou schopnosťou napodobňujú vzory blesku iných druhov, trik, ktorý zamestnávajú, aby prilákali nič netušiacich mužov bližšie, aby mohli skórovať ľahké jedlo. Niektoré mužské svetlušky, ktoré nemožno preháňať, môžu tiež kopírovať vzory zábleskov iných druhov.

Luciferáza je cenným enzýmom pre biomedicínsky výskum, najmä ako marker génovej expresie. Vedci môžu doslova vidieť gén v práci alebo prítomnosť baktérie, keď je luciferáza značená. Luciferáza sa často používa na identifikáciu kontaminácie potravín baktériami.

Laboratóriá žiadajú o luciferázu vysokú hodnotu ako výskumný nástroj a komerčný zber živých svetlušiek v niektorých oblastiach negatívne ovplyvňuje populáciu svetlušiek. Vedci však úspešne klonovali gén luciferázy jedného druhu svetlušky, Photinus pyralis, v roku 1985, čo umožňuje výrobu syntetickej luciferázy vo veľkom meradle.

Bohužiaľ, niektoré chemické spoločnosti stále extrahujú luciferázu zo svetlušiek, namiesto toho, aby vyrábali a predávali syntetickú verziu. Týmto sa v niektorých regiónoch skutočne darilo hlavám svetlušiek, kde sú ľudia nabádaní k tomu, aby ich zbierali tisíce ľudí počas ich vrcholu. letná párová sezóna.

V jednom okrese v Tennessee v roku 2008 ľudia dychtili po peniazoch na žiadosť jednej spoločnosti po svetluškach zajatých a zmrazených približne 40 000 mužov. Počítačové modelovanie jedným výskumným tímom naznačuje, že táto úroveň úrody môže byť pre takú populáciu svetlušiek neudržateľná. S dnešnou dostupnosťou syntetickej luciferázy nie sú také úrody svetlušiek úplne nevyhnutné.

• Capinera, John L. Encyklopédia entomológie. Springer, 2008.
• “Hodinky Firefly.” Múzeum vedy, Boston.
• “Ako a prečo sa svetlušky rozsvietia?” Scientific American5. september 2005.
• “Svetlušky sa rozsvietia, aby prilákali kamarátov, ale tiež aby zabránili predátorom.” Americká asociácia pre rozvoj vedy21. augusta 2018.
• _{Lee, John. "Základná bioluminiscencia"Katedra biochémie a molekulárnej biológie, University of Georgia.}
• _{"Modelové účinky úrody na perzistenciu populácií Firefly," Ekologické modelovanie, 2013.}