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 svietiacimi polypmi.
Ryža. 5. Svetelný hlavonožec.
Ryža. 7. Samička svetlušky.
Ryža. Obr. 8. Orgán luminiscencie u hlavonožcov: a - svetelná časť, pripomínajúca šošovku; b - vnútorná vrstva svetelných buniek; c - vrstva striebristých buniek; d - vrstva tmavých pigmentových buniek.
Kto z nás nemusel v teplý letný večer obdivovať zelenkasté svetielka svetlušiek, ktoré vystreľujú vzduchom do rôznych strán? 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 pobreží Čierneho mora, bol nie raz 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 jasný pruh. Za ňou sa mihol ďalší, tretí... Je ich veľa. Na chvíľu sa zaiskria a vyblednú spolu s rozbitou vlnou, aby sa opäť rozsvietili. Stojíš, pozeráš sa ako očarený na milióny svetiel zaplavujúcich more svojim svetlom a pýtaš sa - čo sa tu deje?
Túto záhadu už dávno vyriešila veda. Ukazuje sa, že miliardy mikroskopických tvorov známych ako nočné svetlá vyžarujú svetlo (obr. 1). Teplá letná voda podporuje ich rozmnožovanie a potom sa rútia cez more v nespočetných hordách. V tele každého takéhoto nočného svetla sú rozptýlené žltkasté guľôčky, ktoré vyžarujú svetlo.
"Rýchlo vpred" teraz do jedného z tropických morí a ponorte sa do jeho vôd. Tu je obraz ešte veľkolepejší. Teraz nejaké zvláštne zvieratá plávajú v pokojnom dave, teraz samé: vyzerajú ako dáždniky alebo zvončeky vyrobené z hustého želé. Sú to medúzy: veľké a malé, tmavé a svietiace, niekedy modré, niekedy zelené, niekedy žlté, niekedy červenkasté. Medzi týmito mobilnými pestrofarebnými „lampášmi“ pokojne, pomaly pláva obrovská medúza, ktorej dáždnik má priemer šesťdesiat až sedemdesiat centimetrov (obr. 2). V diaľke je vidieť ryby vyžarujúce svetlo. Rybí mesiac sa bezhlavo rúti ako mesiac medzi ostatné žiarivé rybie hviezdy. Jedna z rýb má jasne horiace oči, ďalšia má na hlave výbežok, ktorého vrch pripomína zapálenú elektrickú lampu, na tretej visí dlhá šnúra s „baterkou“ na konci (obr. 3). horná čeľusť a niektoré svietiace ryby sú úplne naplnené žiarou vďaka špeciálnym orgánom umiestneným pozdĺž ich tela, ako sú elektrické 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 ohne“; a tu nočnú tmu pretínajú lúče vychádzajúce z tela rôznych svietiacich živočíchov.
Na morské dno, medzi kameňmi a riasami sa hemžia svietiace červy a mäkkýše. Ich nahé telá sú posiate žiarivými pruhmi, škvrnami alebo škvrnami, ako diamantový prach; na rímsach podvodných skál, hviezdice zaplavené svetlou chválou; okamžite šmíruje do všetkých jeho končekov poľovného revíru rakovinu, osvetľujúc cestu pred ňou obrovskými očami podobnými ďalekohľadu.
Najveľkolepejší zo všetkých je však jeden z hlavonožcov: celý je zaliaty lúčmi jasne modrej farby (obr. 5). Okamžik - a svetlo zhaslo: práve som vypol elektrický luster. Potom sa znova objaví svetlo - najprv slabé, potom čoraz jasnejšie, teraz už vrhá do fialova - farby západu slnka. A tam to opäť zhasne, aby sa na pár minút opäť rozžiarilo farbou jemného zeleného lístia.
V podmorský svet môžete vidieť ďalšie farebné maľby.
Pripomeňme si známu vetvu červeného koralu. Táto vetva je domovom zvierat, ktoré sú organizačne veľmi jednoduché - polypy. Polypy žijú v rozsiahlych kolóniách, ktoré vyzerajú ako kríky. Polypy si stavajú svoje domovy z vápna alebo rohovitej hmoty. Takéto obydlia sa nazývajú polypové porasty a časťou polypu je vetva červeného koralu. Podmorské skaly sú miestami úplne pokryté celým hájom koralových kríkov rôznych tvarov a farieb (obr. 6) s množstvom maličkých skríň, v ktorých trónia státisíce polypov – zvieratiek, ktoré vyzerajú ako malé biele kvietky. V mnohých polypnyakoch sa zdá, že polypy sú pohltené plameňmi, ktoré tvoria početné svetlá. Svetlá niekedy horia nerovnomerne a prerušovane, menia farbu: náhle blikajú fialovým svetlom, potom sa sfarbia do červena, alebo sa trblietajú bledomodrou farbou a po prechode celým radom prechodov z modrej na zelenú zamrznú vo farbe. smaragdu alebo zhasnú, vytvárajúc okolo seba čierne tiene a tam opäť blikajú 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 podstatne viac. Všetci tvoria jednu čeľaď lampyridov, teda svetlušiek. "Osvetlenie" niekedy usporiadané týmito chybami je veľmi veľkolepý pohľad.
Raz v noci som sedel vlakom z Florencie do Ríma. Zrazu moju pozornosť upútali iskry lietajúce pri aute. Najprv si ich mohli pomýliť s iskrami, ktoré vyhadzoval komín lokomotívy. Pozrel som sa von oknom a videl som, že náš vlak sa rúti vpred cez ľahký, priehľadný oblak utkaný z drobných zlato-modrých svetiel. Všade sa leskli. Krúžili, prepichovali vzduch v žiarivých oblúkoch, rezali ho rôznymi smermi, prekračovali sa, topili sa a opäť vzplanuli v nočnej hmle, liali sa na zem v ohnivom daždi. A vlak uháňal stále ďalej a ďalej, zahalený magickým závojom svetiel. Päť minút, ba aj viac, táto nezabudnuteľná podívaná trvala. Potom sme sa vynorili z oblaku horiacich škvŕn a nechali sme ich ďaleko za sebou.
Boli to myriady svetluškových chrobákov, náš vlak narazil do húštiny tohto nevýrazne vyzerajúceho hmyzu, zhromaždeného v tichej, teplej noci, zjavne v obdobie párenia vlastný život. (Podobný jav možno pozorovať nielen v stredomorských krajinách, ale aj v Rusku. Ak ste v druhej polovici leta v teplý a nie daždivý večer, choďte až do Pobrežie Čierneho mora, pozorovať v okolí mesta Tuapse extravaganciu opísanú autorom. Kvôli množstvu tunelov, množstvu zákrut a jednokoľajnej koľaji vlak nejde veľmi rýchlo a let svetlušiek je vnímaný ako uhrančivý pohľad. - Yu.M.)
Niektoré druhy svetlušiek vyžarujú svetlo relatívne vysokej intenzity. Existujú svetlušky, ktoré žiaria tak jasne, že na tmavom horizonte z diaľky nemôžete okamžite určiť, čo je pred vami - hviezda alebo svetluška. Existujú druhy, v ktorých samce aj samice žiaria rovnako dobre (napríklad talianske svetlušky). Napokon existujú také druhy chrobákov, v ktorých samec a samica žiaria odlišne, hoci vyzerajú rovnako: u samcov je luminiscenčný orgán lepšie vyvinutý a pôsobí energickejšie ako u samice. Keď je samica nedostatočne vyvinutá, má iba základné krídla alebo je úplne bez krídel a samec je vyvinutý normálne, potom sa pozoruje niečo iné: u samice fungujú orgány luminiscencie oveľa silnejšie ako u samca; čím je samička menej vyvinutá, tým je nehybnejšia a bezmocnejšia, tým je jej svietiaci orgán jasnejší. Najlepším príkladom je tu takzvaný „červ Ivanov“, 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 kríka či trávy. Je tu však ešte zaujímavejší pohľad – žiara samičky iného druhu svetlušiek. Cez deň nenápadný, podobne ako annelids, 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 každého nočného svetla môžete pomocou mikroskopu vidieť veľa žltkastých zŕn - to sú svetielkajúce baktérie, ktoré žijú v tele nočných svetiel. Vyžarovaním svetla tiež robia tieto mikroskopické zvieratá svetelnými. To isté treba povedať 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.
Svetelné orgány rôznych zvierat sú postavené podľa rovnakého typu, ale niektoré sú jednoduchšie, iné komplikovanejšie. Zatiaľ čo žiariace polypy, medúzy a hviezdice majú celé telo žiariace, niektoré plemená rakov majú len jeden zdroj svetla – veľké oči podobne ako teleskop. Medzi svietiacimi živočíchmi však jedno z prvých miest právom patrí hlavonožcom. Medzi ne patrí aj chobotnica, ktorá má schopnosť meniť farbu svojich vonkajších obalov.
Aké orgány spôsobujú žiaru? Ako sú postavené a ako fungujú?
V koži hlavonožca sú malé, tvrdé telá oválneho tvaru. Predná časť tohto tela, pozerajúca sa von, je úplne priehľadná a je niečím podobným šošovke oka a zadná časť, väčšina z nich, je akoby obalená čiernou škrupinou pigmentových buniek (obr. 8 ). Priamo pod touto škrupinou ležia v niekoľkých radoch striebristé bunky: tvoria strednú vrstvu svetelného orgánu mäkkýšov. Pod ním sú bunky zložitého tvaru, pripomínajúce nervové prvky sietnice oka. Lemujú vnútorný povrch tohto malého telíčka ("prístroj"). Vyžarujú aj svetlo.
Takže „žiarovka“ hlavonožca pozostáva z troch rôznych vrstiev. Svetlo vyžarujú bunky vnútornej vrstvy. Odráža sa od striebristých buniek strednej vrstvy, prechádza cez priehľadný koniec "žiarovky" a zhasne.
Ďalší kuriózny detail v tomto svietiacom „aparate“. V koži hlavonožca sa pri každom takomto tele týči niečo také konkávne zrkadlo alebo reflektor. Každý takýto reflektor v „žiarovke“ mäkkýšov sa zase skladá z dvojakého druhu buniek, z tmavých pigmentových buniek, ktoré neprepúšťajú svetlo, pred ktorými sú v radoch umiestnené strieborné bunky odrážajúce svetlo.
Počas života organizmu prebiehajú v jeho bunkách rôzne procesy. chemické procesy. V súvislosti s týmito procesmi vznikajú v tele rôzne formy energie: tepelná, vďaka ktorej sa ohrieva; mechanické, od ktorých závisia jeho pohyby; elektrický, ktorý je spojený s prácou jeho nervov. Svetlo je tiež zvláštny druh energie, ktorá vzniká pod vplyvom vnútornej práce, ktorá prebieha v tele. Látka svetelných baktérií a tých buniek, ktoré tvoria svetelný aparát zvierat, oxiduje, vyžaruje svetelnú energiu.
Akú úlohu hrá svetlo v živote zvierat? Odpovedzte na túto otázku v každom z nich samostatný prípad zatiaľ nepodarilo. O výhodách žiary pre mnohé zvieratá však možno len ťažko pochybovať. Svetlé ryby a raky žijú v hĺbke, kde slnečné svetlo nepreniká. V tme je ťažké rozlíšiť, čo sa deje okolo, vystopovať korisť a včas uniknúť nepriateľovi. Medzitým svietiace ryby a raky vidia, 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, na konci obdarený dlhým šnúrovitým tykadlom „s baterkou“, využívajú na prilákanie koristi svietiace orgány. Mäkkýš hlavonožca je v tomto smere ešte šťastnejší: jeho premenlivé, dúhové svetlo niektorých priťahuje, iných desí. Niektoré odrody malých svietiacich kôrovcov v momente nebezpečenstva vyvrhnú prúdy svietiacej látky, výsledný svetelný oblak ich skryje pred nepriateľom. Napokon, žiara u niektorých zvierat slúži ako prostriedok na nájdenie a prilákanie jedného pohlavia zvieraťa k druhému: samce tak nachádzajú samice alebo ich, naopak, priťahujú k sebe. Preto je žiara zvierat jednou z úprav, na ktoré sú také bohaté prírody, jedna zo zbraní v boji o existenciu.
Ekológia
Niektoré živé organizmy dokážu rozsvietiť tmavé miesta bez pomoci slnečného žiarenia. Zatiaľ čo Najznámejšie bioluminiscenčné stvorenia sú svetlušky, okrem nich existujú rôzne druhy hmyz, huby, baktérie, medúzy a kostnatá ryba ktorý môže svietiť. Častejšie využívajú chemické reakcie v noci, v jaskyniach alebo v čiernych hlbinách oceánu.
Bioluminiscencia sa vyvinula spolu so životom na Zemi, hoci neexistujú žiadne kvitnúce rastliny, ktoré by túto schopnosť mali, a len veľmi málo zvierat dokáže žiariť, vedci sa domnievajú, že tieto schopnosti sa mnohokrát vyvinuli nezávisle od seba.
Podľa novej bioluminiscenčnej výstavy v Americkom prírodovednom múzeu v New Yorku, vyvinula sa najmenej 50-krát, a možno aj viac. Podľa Johna Sparksa, kurátora ichtyológie v múzeu, sa medzi kostnatými rybami schopnosť žiariť, niekedy s pomocou žiariacich baktérií, vyvinula v rôznych skupinách 20 až 30-krát.
„Dokonca aj v prípade rýb vieme, že zakaždým sa schopnosti vyvíjali nezávisle od seba, pretože v tomto procese boli použité rôzne chemické reakcie. rôzne skupiny. Niektorí využívali „služby“ špeciálnych baktérií, iní sa naučili svietiť sami.“
Organizmy svietiace v tme využívajú rôzne chemické reakcie, ktoré zahŕňajú najmenej tri zložky: enzým luciferáza, ktorý pomáha viazať kyslík na organické molekuly (tretia zložka), sa nazýva luciferín. Vysoko nabitá molekula vytvorená reakciou uvoľňuje energiu vo forme svetla.
Pre organizmy, ktoré využívajú túto zložku, má bioluminiscencia podľa výstavných materiálov mnoho využití. Svetlušky používajú svetlo na prilákanie kamarátov a varujú predátorov pred toxínmi, s ktorými sa môžu stretnúť, ak na svetlušky zaútočia. Hlbokomorskí rybári používajú na prilákanie koristi „zapálenú“ návnadu. Strieborným rybám svieti aj brucho, čo je akási kamufláž, ktorá im pomáha splynúť. životné prostredie. Dinoflageláty sú najjednoduchšie jednobunkové organizmy- pri vyrušení začnú svietiť, možno to robia preto, aby odplašili predátora, alebo prilákali iného predátora, ktorý sa živí ich „nepriateľom“. Larvy húb komárov žiaria, aby prilákali korisť.
Väčšina bioluminiscenčných organizmov, asi 80 percent druhov, žije na „najhustejšie osídlenom“ mieste planéty – hlboko v mori. V skutočnosti sa verí, že väčšina druhov, ktoré žijú pod 700 metrov, môže produkovať svoje vlastné svetlo. Neexistuje konsenzus, prečo sa schopnosť žiariť toľkokrát vyvinula, ale teória prispôsobenia sa životu v r. morské hlbiny, podľa Sparksa najobľúbenejšie.
„Luciferíny, tieto molekuly produkujúce svetlo, sú dobrými antioxidantmi, takže sa predpokladá, že v určitom časovom bode mohli slúžiť ako antioxidanty a potom sa ‚prekvalifikovali‘,“ vysvetľuje Sparks.
Keď sa obsah kyslíka v oceáne zvýšil, zvieratá sa presunuli do hlbokých vôd, aby boli mimo dosahu ultrafialového žiarenia. V hlbokých vodách, kde už nie sú potrebné antioxidanty na opravu genetického poškodenia spôsobeného UV žiarením, luciferíny sa vyvinuli do organizmov, ktoré produkujú svetlo.
Nie všetko, čo svieti, je však bioluminiscenčné. Niektoré organizmy, ako napríklad koraly, žiaria tak, že absorbujú svetlo z jednej vlnovej dĺžky ultrafialového žiarenia a uvoľňujú ho pri inej vlnovej dĺžke. Keďže UV žiarenie nie je pre ľudské oko viditeľné, môže sa zdať, že tieto tvory produkujú svoje vlastné svetlo.
Výstava „Beings of Light: Natural Bioluminescence“ sa otvára v Americkom prírodovednom múzeu v New Yorku 31. marca a potrvá do 6. januára 2013.
„Moja planéta“ hovorí o úžasný fenomén- svietiace živé bytosti a kde a kedy ich možno vidieť.
Asi 800 druhov tvorov na planéte žiari v tme ako žiarovky. Sú to známe svetlušky a niektoré dážďovky a obyvateľov pod vodou- hlbokomorské ryby, medúzy, chobotnice. Niektoré organizmy žiaria neustále a niektoré sú schopné len krátkych zábleskov. Niektorí svietia celým telom, iní majú na to špeciálne „baterky“ a „majáky“.
Svetlo používajú organizmy na rôzne účely: na prilákanie koristi a kamarátov, na maskovanie, odplašenie a dezorientáciu nepriateľov alebo jednoducho na komunikáciu s ostatnými kmeňmi.
Schopnosť živých organizmov vyžarovať svetlo sa nazýva bioluminiscencia. Je založená na chemická reakcia, spôsobené prítomnosťou určitých látok a sprevádzané uvoľňovaním energie. Bioluminiscenciu začali vedci skúmať až v r koniec XIX storočia a v tejto oblasti je stále veľa otáznikov a záhad. Budeme hovoriť o najúžasnejších svetielkujúcich tvoroch, ktoré obývajú našu planétu.
svetlušky
Zástupcovia čeľade svetlušiek (a je ich asi 2 000 druhov) usporiadajú v noci veľkolepé osvetlenie pomocou svojho svetelného zariadenia na bruchu, aby sa spárili a navzájom komunikovali. Nielen dospelí sú schopní žiariť, ale aj vajíčka a larvy. Svetlo reprezentantov odlišné typy sa líši odtieňmi a charakterom: od červeno-žltej po zelenú, od súvislej po pulzujúcu. Mnoho druhov týchto chrobákov dokáže regulovať svetlo vo svojich „žiarovkách“: svietiť jasne alebo slabo, keď sa zhromaždia, blikajú a súčasne zhasnú. Zákerné sú najmä samičky svetlušky americkej Photuris versicolor: najprv vyžarujú svetelné signály, aby prilákali samcov vlastného druhu a po spárení s nimi menia volacie znaky, aby nalákali samcov iného druhu – už na gastronomické účely.
Na príklade svetlušiek možno pochopiť, ako vo všeobecnosti prebieha proces bioluminiscencie: v bruchu chrobáka sa nachádzajú fotogenické bunky obsahujúce malé molekuly - lucefiríny. Vplyvom špeciálneho enzýmu - luciferázy dochádza k ich oxidácii za uvoľnenia energie (reakcia vyžaduje prítomnosť kyslíka, adenozíntrifosfátu a horečnatých iónov). V tomto prípade sa energia nevyužíva na vykurovanie, ako napríklad pri žiarovke, ale takmer celá prechádza do studeného svetla. Účinnosť svetluškovej „žiarovky“ dosahuje 98%, kým obyčajná žiarovka dokáže premeniť na svetlo len 5% energie. Svetlo z 38 chrobákov môže konkurovať plameňu priemernej voskovej sviečky.
V mnohých krajinách ľudia používali svetlušky ako zdroje svetla ešte pred vynálezom Edisona. Domorodci zo Strednej a Južná Amerika zdobili seba a svoje domovy svetluškami v dňoch rituálnych sviatkov. Amazonskí Indiáni si k nohám priviazali chrobákov ohnivých v nádeji, že ich odplašia svetlom. jedovaté hady v džungli. Portugalci, ktorí kolonizovali Brazíliu, dávali do lámp pri ikonách namiesto oleja chrobáky. Japonské gejše plnili prútené nádoby svetluškami - získali sa veľkolepé nočné svetlá. Chytanie svetlušiek a ich obdivovanie je dlhoročnou zábavou Japoncov.
Kde vidieť: napríklad v júni môžete prísť na japonskú farmu Yuyake Koyake (pol hodiny od Tokia), kde žije asi 2500 cvrčkov.
medúza
Medúza Aequorea victoria sa stala celebritou vďaka japonskému vedcovi Osamu Shimomurovi: o jej žiaru sa začal zaujímať už v 50. rokoch, desaťročia chytal podobné medúzy do vedier a preskúmal asi 9000 exemplárov. Výsledkom bolo, že z medúzy bol v laboratóriu izolovaný zelený proteín (GFP), ktorý pri osvetlení modrým svetlom fluoreskuje zelenkastým svetlom. Zdalo sa to ako sizyfovská úloha, kým sa neobjavilo genetické inžinierstvo a nenašlo sa použitie GFP: teraz možno tento gén implantovať do živých organizmov a vidieť z prvej ruky, čo sa deje v bunkách. Za tento objav dostal Shimomura v roku 2008 nobelová cena v chémii.
Kde vidieť: pri západnom pobreží Severnej Ameriky.
svietiace červy
Luminiscenčné červy žijú v sibírskej pôde. Majú svietiace body po celom tele, reagujú modrozeleným svetlom na rôzne podnety (mechanické, chemické, elektrické), dokážu svietiť až desať minút, postupne slabnú. Úžasné červy, nazývané Fridericia heliota, objavili a skúmali vedci z Krasnojarska. Po získaní megagrantu na vytvorenie laboratória pre bioluminiscenčné biotechnológie na Sibírskej federálnej univerzite pozvali toho istého Osamu Shimomura a dokázali rozlúštiť štruktúru svetelného proteínu červov a dokonca ho syntetizovať v laboratóriu. Tento rok zverejnili výsledky svojho dlhoročného výskumu. Vedci sami zbierali červy, keď lopatou prehrabali tony sibírskej pôdy.
Kde vidieť: v noci v sibírskej tajge.
larvy komárov
Plesňové komáre Arachnocampa strávia šesť mesiacov až rok života v stave lariev a v maske komára žijú iba jeden alebo dva dni. Ako larvy tkajú hodvábne siete ako pavúky a osvetľujú ich vlastným modrozeleným svetlom. Výsledkom je, že ich kolónie na stenách a stropoch jaskýň vyzerajú ako hviezdna obloha. Čím hladnejšie sú larvy, tým jasnejšie žiaria a lákajú korisť - malý hmyz.
Kde vidieť: v austrálskych a novozélandských jaskyniach – obľúbené najmä u turistov rozdielne krajiny Výlety loďou do jaskýň Waitomo.
kôrovce
Počas 2. svetovej vojny Japonci zbierali ostracoda malého Cypridina hilgendorfii a používali ich na nočné osvetlenie. Tieto prirodzené žiarovky sa zapínajú veľmi jednoducho: stačí ich namočiť vodou.
Kde vidieť: v pobrežných vodách a pieskoch Japonska.
Ryby
V hlbinách oceánov žijú úžasné svetelné ryby vybavené špeciálnymi orgánmi - fotoformi. Sú to lucernové žľazy, ktoré sa môžu nachádzať kdekoľvek: na hlave, chrbte, bokoch, okolo očí alebo úst, na anténach alebo výbežkoch tela. Sú naplnené slizom, vo vnútri ktorého žiaria bioluminiscenčné baktérie. Je zvláštne, že samotná ryba môže ovládať žiaru baktérií zúžením alebo rozšírením krvných ciev - kyslík je potrebný na záblesky svetla. Najzaujímavejšia zo svietiacich rýb - hlbokomorských rybárovžijúci v hĺbke asi 3 km pod vodou. Samice, ktoré môžu dosiahnuť meter dĺžky, majú špeciálnu rybársku tyč s „majákom“ na konci: je to svetlo, ktoré k nej priťahuje korisť. Najpokročilejší druh čerta, bentický galateatuma Galateathauma axeli, má ľahkú „návnadu“ priamo v tlame. Nepotrebuje loviť - stačí otvoriť ústa a prehltnúť svoju korisť.
Ďalšou farebnou rybou je drak čierny (Malacosteus niger). Je pozoruhodný tým, že vyžaruje červené svetlo pomocou špeciálnych "bodových svetiel" umiestnených pod očami. Svetlo nie je viditeľné pre takmer žiadneho z hlbokomorských obyvateľov oceánu a ryby si môžu bezpečne posvietiť na cestu a zostať nepovšimnuté.
Kde vidieť: hlboko v oceáne.
chobotnice
Medzi chobotnicami je asi 70 bioluminiscenčných druhov. Najväčší na svete svetelná bytosť je obrovská sépia Taningia danae - vedcom sa podarilo vidieť jedinca dlhého 2,3 m a vážiaceho 60 kg. Na jeho chápadlách sú umiestnené svetelné orgány. Vedci naznačujú, že chobotnica vyžaruje záblesky svetla, aby oslepila obeť a zmerala vzdialenosť k cieľu. V roku 2007 tím z Tokijského národného múzea vedy nakrútil fragment lovu chobotnice obrovského, ktorá žije v hĺbkach až 1000 m.
Ďalším úžasným hlavonožcom je upírska chobotnica Vampyroteuthis infernalis. Kvôli nezvyčajným žiarovým orgánom ho vedci vybrali do samostatného oddelenia. Okrem dvoch veľkých fotoforov má po celom tele malé svetielkujúce „lampióny“, okrem toho dokáže z končekov chápadiel vypustiť svetelný záves pozostávajúci z množstva modrých svietiacich guľôčok. Táto silná zbraň v boji proti nepriateľovi vydrží až desať minút a umožňuje chobotnici schovať sa v prípade nebezpečenstva. Zaujímavosťou je, že podvodný upír dokáže upraviť jas a veľkosť farebného bodu.
Kde vidieť: začiatkom marca žijú v Japonsku blízko pobrežia Toyama Bay hordy svetlušiek Watasenia. Tieto malé stvorenia žijú v západnej časti Tichý oceán v hĺbke až 350 m a na jar vychádzajú na povrch, aby sa rozmnožili a pripravili pre turistov svetelnú šou.
ohňostroje
Ohnivé gule alebo pyrozómy sú morské voľne plávajúce koloniálne tvory z triedy plášťovcov. Tvoria ich tisíce malých organizmov nazývaných zooidy. Každý z nich má bakteriálne svetielkujúce orgány, vďaka ktorým celá kolónia žiari modrozeleným svetlom, viditeľným na vzdialenosť viac ako 30 m. Tento živočích, podobný napr. obrovský červ, uzavretý koniec smerom von a dospelý sa mohol zmestiť do vnútornej dutiny. Podmorské monštrum môže dorásť až do dĺžky 30 m. Biológovia nazývajú pyros morskými jednorožcami, keďže sú jedným z najzáhadnejších a málo prebádaných tvorov na planéte.
Kde vidieť: vody pri austrálskom ostrove Tasmánia sú jedným z mála miest na planéte, kde ohnivé gule plávajú blízko pobrežia. V roku 2011 nakrútil Michael Baron na týchto miestach 18-metrového morského jednorožca.
zelené zvieratá
Vďaka proteínu izolovanému z medúz vedci vyšľachtili zvieratá, ktoré pri osvetlení ultrafialovým svetlom žiaria na zeleno. V roku 1998 sa objavila prvá zelená myš s génom GFP, potom vedci dali svetu zelené prasiatka a ovečky, žiarivé farebné rybky GloFish a geneticky modifikované priadky morušové, ktoré produkujú fluorescenčný hodváb. Vedci dúfajú, že farebné gény pomôžu v boji proti chorobám ako HIV, rakovina, Parkinsonova a Alzheimerova choroba.
Kto z nás nemusel v teplý letný večer obdivovať zelenkasté svetielka svetlušiek, ktoré vystreľujú vzduchom do rôznych strán? 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 pobreží Čierneho mora, bol nie raz 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 jasný pruh. Za ňou sa mihol ďalší, tretí... Je ich veľa. Na chvíľu sa zaiskria a vyblednú spolu s rozbitou vlnou, aby sa opäť rozsvietili. Stojíš, pozeráš sa ako očarený na milióny svetiel zaplavujúcich more svojim svetlom a pýtaš sa - čo sa tu deje?
Túto záhadu už dávno vyriešila veda. Ukazuje sa, že svetlo vyžarujú miliardy mikroskopických živočíchov – nálevníkov, známych ako nočné svetlá. Teplá letná voda podporuje ich rozmnožovanie a potom sa rútia cez more v nespočetných hordách. V tele každého takéhoto nočného svetla sú rozptýlené žltkasté guľôčky, ktoré vyžarujú svetlo.
Ale nechajme hladinu mora. Poďme sa ponoriť do jeho vôd. Tu je obraz ešte veľkolepejší. Teraz nejaké zvláštne zvieratá plávajú v pokojnom dave, teraz samé: vyzerajú ako dáždniky alebo zvončeky vyrobené z hustého želé. Sú to medúzy: veľké a malé, tmavé a žiariace buď modré, potom zelené, potom žlté a potom červenkasté. Medzi týmito mobilnými pestrofarebnými „lampášmi“ pokojne, pomaly pláva obrovská medúza, ktorej dáždnik má priemer šesťdesiat až sedemdesiat centimetrov. V diaľke je vidieť ryby vyžarujúce svetlo. Rybí mesiac sa bezhlavo rúti ako mesiac medzi ostatné žiarivé ryby. Jedna z rýb má jasne horiace oči, druhá má na papuli výbežok, ktorého vrch pripomína zapálenú elektrickú lampu; v treťom sa na spodnej čeľusti visí dlhá šnúra s "baterkou" na konci a niektoré svetielkujúce ryby sú úplne naplnené žiarou vďaka špeciálnym orgánom umiestneným pozdĺž ich tela ako elektrické žiarovky navlečené na drôte.
Ideme dole - tam, kde už nepreniká svetlo slnka, kde by sa zdalo, že by mala byť večná, nepreniknuteľná tma. A tu a tam „horia ohne“; a tu nočnú tmu pretínajú lúče vychádzajúce z tela rôznych svietiacich živočíchov.
Svetlé červy a mäkkýše sa hemžia na morskom dne medzi kameňmi a riasami. Ich nahé telá sú posiate žiarivými pruhmi, škvrnami alebo škvrnami - ako diamantový prach; na rímsach podvodných skál, hviezdice zaplavené svetlou chválou; rak okamžite vyráža na všetky konce svojho loveckého revíru a osvetľuje cestu pred sebou obrovskými očami podobnými ďalekohľadu.
Ale najúžasnejší zo všetkých je jeden z hlavonožcov: celý je zaliaty lúčmi jasne modrej. Okamžik - a svetlo zhaslo: stačí vypnúť zástrčku elektrický luster. Potom sa znova objaví svetlo - najprv slabé, potom stále jasnejšie: teraz vrhá už fialové - farby západu slnka. A tam to opäť zhasne, aby sa na pár minút opäť rozžiarilo farbou jemného zeleného lístia.
Pripomeňme si známu vetvu červeného koralu. Táto vetva je domovom zvierat, ktoré sú organizačne veľmi jednoduché - polypy. Polypy žijú v rozsiahlych kolóniách, ktoré vyzerajú ako kríky. Polypy si stavajú svoje domovy z vápna alebo rohovitej hmoty. Takéto obydlia sa nazývajú porasty polypov a vetva červeného koralu je časticou takéhoto polypu. Podmorské skaly sú na niektorých miestach úplne pokryté celým hájom koralových kríkov rôznych tvarov a farieb s množstvom maličkých skríň, v ktorých sedia státisíce polypov – zvieratiek, ktoré vyzerajú ako malé biele kvietky. V mnohých polypnyakoch sa zdá, že polypy sú pohltené plameňmi, ktoré tvoria početné svetlá. Svetlá niekedy horia nerovnomerne a prerušovane, menia farbu: náhle blikajú fialovým svetlom, potom sa sfarbia do červena, alebo sa trblietajú bledomodrou farbou a po prechode celým radom prechodov z modrej na zelenú zamrznú vo farbe. smaragdu alebo zhasnú, vytvárajúc okolo seba čierne tiene a tam opäť blikajú 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 rodinu „lampyridov“, teda svetlušiek. Osvetlenie niekedy usporiadané týmito chrobákmi je veľmi veľkolepý pohľad.
Raz v noci som sedel vlakom z Florencie do Ríma. Zrazu moju pozornosť upútali iskry lietajúce pri aute. Najprv si ich mohli pomýliť s iskrami, ktoré vyhadzoval komín lokomotívy. Pozrel som sa von oknom a videl som, že náš vlak sa rúti vpred cez ľahký, priehľadný oblak utkaný z drobných zlato-modrých svetiel. Všade sa leskli. Krúžili, prepichovali vzduch v žiarivých oblúkoch, rezali ho rôznymi smermi, prekračovali sa, topili sa a opäť vzplanuli v nočnej hmle, liali sa na zem v ohnivom daždi. A vlak uháňal stále ďalej a ďalej, zahalený magickým závojom svetiel. Päť minút, ba aj viac, táto nezabudnuteľná podívaná trvala. Potom sme sa vynorili z oblaku horiacich škvŕn a nechali sme ich ďaleko za sebou.
Boli to myriady svetluškových chrobákov, náš vlak narazil do húštiny tohto nevýrazne vyzerajúceho hmyzu, ktorý sa zhromaždil v túto tichú, teplú noc, zrejme v období párenia ich života.
Niektoré druhy svetlušiek vyžarujú svetlo relatívne vysokej intenzity. Existujú svetlušky, ktoré žiaria tak jasne, že na tmavom horizonte z diaľky nemôžete okamžite určiť, čo je pred vami: hviezda alebo svetluška. Existujú druhy, v ktorých samce aj samice žiaria rovnako dobre (napríklad talianske svetlušky). Nakoniec existujú také druhy chrobákov, v ktorých samec a samica žiaria odlišne, hoci vyzerajú rovnako: u samcov je luminiscenčný orgán lepšie vyvinutý a pôsobí energickejšie ako u samice. Keď je samica nedostatočne vyvinutá, má iba základné krídla alebo je úplne bez krídel a samec je vyvinutý normálne, potom sa pozoruje niečo iné: u samice fungujú orgány luminiscencie oveľa silnejšie ako u samca; čím je samička nevyvinutá, tým je nehybnejšia a bezmocnejšia, tým je jej svietiaci orgán jasnejší. Najlepším príkladom je tu takzvaný „červ Ivanov“, čo vôbec nie je červ, ale larválna samička zvláštneho druhu svetlušiek. Kto z nás neobdivoval jeho chlad, ba až svetlo, ktoré sa prediera lístím kríka či trávy? Je tu však ešte zaujímavejší pohľad: žiara samičky iného druhu svetlušiek. Cez deň nenápadný, podobne ako annelids, 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.
Keď už hovoríme o žiare mora, povedali sme, že vo vnútri každého nočného svetla môžete pomocou mikroskopu vidieť veľa žltkastých zŕn: sú to svetelné baktérie, ktoré žijú v tele nočných svetiel. Vyžarovaním svetla tiež robia tieto mikroskopické zvieratá svetelnými. To isté treba povedať 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.
Svetelné orgány rôznych zvierat sú postavené podľa rovnakého typu: niektoré sú jednoduchšie, iné zložitejšie. Zatiaľ čo žiariace polypy, medúzy a hviezdice majú celé telá žiariace, niektoré plemená rakov majú len jeden zdroj svetla: veľké, ďalekohľadom podobné oči. Medzi svietiacimi živočíchmi však jedno z prvých miest právom patrí hlavonožcom. Medzi ne patrí aj chobotnica, ktorá má schopnosť meniť farbu svojich vonkajších obalov.
V koži hlavonožca sú 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 akoby obalená čiernou škrupinou pigmentových buniek. Priamo pod touto škrupinou ležia v niekoľkých radoch striebristé bunky: tvoria strednú vrstvu svetelného orgánu mäkkýšov. Pod ním sú bunky zložitého tvaru, pripomínajúce nervové prvky sietnice oka. Lemujú vnútorný povrch tohto telesa (prístroja). Vyžarujú aj svetlo.
Takže „žiarovka“ hlavonožca pozostáva z troch rôznych vrstiev. Svetlo vyžarujú bunky vnútornej vrstvy. Odráža sa od striebristých buniek strednej vrstvy, prechádza cez priehľadný koniec "žiarovky" a zhasne.
Ďalší kuriózny detail v tomto svietiacom prístroji. V koži hlavonožca sa pri každom takomto tele týči niečo ako konkávne zrkadlo alebo reflektor. Každý takýto reflektor v „žiarovke“ mäkkýša hlavonožca sa zase skladá z dvoch druhov buniek: z tmavých pigmentových buniek, ktoré neprepúšťajú svetlo, pred ktorými sú rady strieborných buniek, ktoré odrážajú svetlo.
Toto je najzložitejší svetelný orgán u zvierat. Iné sú postavené oveľa jednoduchšie alebo majú nejaký rozdiel od práve opísaných orgánov. Je dôležité, aby sme si zapamätali, že niektoré mnohobunkové živočíchy majú bunky, ktoré dokážu vyvinúť svetelnú energiu.
Počas života organizmu prebiehajú v jeho bunkách rôzne chemické procesy. V súvislosti s týmito procesmi vznikajú v tele rôzne formy energie: tepelná, vďaka ktorej sa ohrieva; mechanické, od ktorých závisia jeho pohyby; elektrický, ktorý je spojený s prácou jeho nervov. Svetlo je tiež zvláštny druh energie, ktorá vzniká pod vplyvom vnútornej práce, ktorá prebieha v tele. Látka svetelných baktérií a tých buniek, ktoré tvoria svetelný aparát zvierat, oxiduje, vyžaruje svetelnú energiu.
Doposiaľ nebolo možné odpovedať na túto otázku v každom jednotlivom prípade. O výhodách žiary pre mnohé zvieratá však možno len ťažko pochybovať. Svetlé ryby a raky žijú v hĺbke, kam slnečné svetlo neprenikne. V tme je ťažké rozlíšiť, čo sa deje okolo, vystopovať korisť a včas uniknúť nepriateľovi. Medzitým svietiace ryby a raky vidia, 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, obdarený dlhým šnúrovitým tykadlom „s baterkou“ na konci, využíva na prilákanie koristi svietiace orgány. Mäkkýš hlavonožca je v tomto smere ešte šťastnejší: jeho premenlivé, dúhové svetlo niektorých priťahuje, iných desí. Niektoré odrody malých svietiacich kôrovcov v momente nebezpečenstva vyvrhnú prúdy svietiacej látky, výsledný svetelný oblak ich skryje pred nepriateľom. Napokon, žiara u niektorých zvierat 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 je divoká zver taká bohatá, jedným z nástrojov v boji o existenciu.
Lukevič V.V. 1941
Kto z nás nečítal príbeh Arthura Conana Doyla „The Hound of the Baskervilles“, ktorý rozpráva o žiarivom zabijakom psovi, ktorý prenasledoval rodinu Baskervillovcov. Krv tuhne v žilách a je to veľmi strašidelné ...
Keď sa zotmie a v blízkosti hradu sa opäť ozve strašné zavýjanie a potom sa zrazu objaví obrovské strašné stvorenie – znamená to, že v rodine Baskervillovcov opäť niekto zabije. Počas čítania sme však pochopili, že pes žiariaci v tme je výplodom fantázie Conana Doyla, v skutočnosti to tak jednoducho nemôže byť. Ale mýlili sme sa. Prešli roky a vedci z rôznych krajín sa naučili chovať zvieratá žiariace v tme: ošípané, myši, mačky, psy, králiky, ryby a opice.
Takéto experimenty sa nevykonávajú kvôli vtipu alebo vtipu, ale s cieľom študovať vývoj chorôb a nájsť najoptimálnejšie metódy ich liečby.
Ošípané sú napríklad v mnohých ohľadoch podobné ľuďom: veľkosťou srdca a obehový systém, hladinou hemoglobínu v krvi, počtom červených krviniek a krvných skupín, procesmi trávenia. A dokonca aj koža ošípaných vyzerá ako ľudská! Úžasné množstvo podobností! Opice, údajne naši predkovia, a tie majú oveľa menší počet genetických zhôd s ľuďmi. Ako to nemôžete využiť!
Čínski vedci ako prví začali chovať svietiace prasatá. Do tela prasnice, alebo skôr do embrya, zaviedli fluorescenčný proteín získaný z medúzy, ktorý môže svietiť v tme. Experiment bol úspešný a výsledkom bolo, že sa narodili očarujúce svetelné prasiatka, ktoré za denného svetla mali zelenkastý odtieň kože, očí, škvŕn, zubov, kopýt a dokonca aj všetkých vnútorné orgány, a ak na ne bude smerovať ultrafialové svetlo, budú svietiť ako svetlá!
Žiara na bunkovej úrovni, bez poškodenia tela zvieraťa, vám umožňuje sledovať všetky procesy vyskytujúce sa v tele. Z vybavenia potrebujete iba mikroskop s ultrafialovým osvetlením.
Táto metóda sa využíva pri pozorovaní tela po transplantácii kmeňových buniek, ktoré majú schopnosť premeniť sa na bunky orgánu, do ktorého boli transplantované. Zavedenie buniek svietiacich ošípaných umožňuje luminiscenciu sledovať celú ich dráhu v tele.
Podobnosť tela prasaťa a človeka snáď v budúcnosti umožní pestovať darcovské prasatá na transplantáciu orgánov ľuďom v núdzi, ale zatiaľ to celkom nefunguje. Vedcom sa nepodarilo vyšľachtiť prasa, ktoré by bolo geneticky podobné ľuďom, a tak dochádza k odmietnutiu pri transplantácii tkaniva.
Problémom je aj to, že zdravých svietiacich prasiat je veľmi málo a je náročné ich chovať. Prasiatka sa často rodia mŕtve alebo s vážnymi patológiami. Vedci dúfajú, že svietiace ošípané môžu priniesť potomstvo, ktoré môže tiež svietiť. A stále je potrebné zistiť, či svetielkujúce darcovské ošípané nakazia ľudí nejakou ich "svinskou" chorobou.
Podobné experimenty sa vykonávajú s inými zvieratami: mačkami, opicami atď. Do ich tela sa „spustí“ choroba, ktorou môže trpieť aj človek, a potom, pozorujúc vývoj choroby žiarou, sa snažia pomocou určitých technológií a liekov vyliečiť zviera. Ak sa zviera zotaví, znamená to, že nájdený liek môže človeku v budúcnosti pomôcť.
Proteín z medúzy bol tiež použitý v experimentoch s malarické komáre: podarilo rozmnožiť samcov komárov so svietiacimi genitáliami, ktoré sa nedokážu rozmnožovať. Boli vytriedené od samíc (nežiaria) a vypustené. V dôsledku nahradenia normálnych samcov malarických komárov svetelnými komármi sa ich populácia znížila.
