Բնության հանելուկներ. կենսալյումինեսցենտություն

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Բիոլյումինեսցենցիան կենդանի օրգանիզմների՝ սեփական սպիտակուցներով կամ սիմբիոտիկ բակտերիաների օգնությամբ փայլելու ունակությունն է։

Այսօր հայտնի է լուսավոր կենդանի արարածների մոտ 800 տեսակ։ Նրանց մեծ մասն ապրում է ծովում։ Սրանք բակտերիաներ, միաբջիջ դրոշակավոր ջրիմուռներ, ռադիոլարեր, սնկեր, պլանկտոնային և կցված կոելենտերատներ, սիֆոնոֆորներ, ծովային փետուրներ, ցենտոֆորներ, էխինոդերմներ, որդեր, փափկամարմիններ, խեցգետնակերպեր, ձկներ:

Ամենավառ շողացող կենդանիներից ոմանք պիրոսոմներն են (կրակի բզեզներ): Քաղցրահամ ջրերի կենսալյումինեսցենտ տեսակներից հայտնի են նորզելանդական գաստրոպոդ փափկամարմին Latia neritoides և մի շարք բակտերիաներ։ Ցամաքային օրգանիզմներից փայլում են սնկերի, հողային որդերի, խխունջների, հազարոտանիների և միջատների որոշ տեսակներ։

Միկրոտիեզերական մակարդակում շատ թույլ փայլը, որը մենք կարող ենք գրանցել միայն բարձր զգայուն լուսաչափերի օգնությամբ, հանդիսանում է ռեակտիվ թթվածնի տեսակների չեզոքացման կողմնակի ազդեցությունը ֆերմենտների կողմից, որոնք անհրաժեշտ են, բայց թունավոր բջիջների համար, որոնք մասնակից են: գլյուկոզայի օքսիդացման գործընթացը. Նրանք նաև էներգիա են մատակարարում տարբեր ֆոսֆորային սպիտակուցների քիմլյումինեսցենցիայի համար:

Առաջին բակտերիալ լամպերից մեկը՝ լուսավոր բակտերիաների մշակույթով կոլբը, հյուրասիրվել է ավելի քան հարյուր տարի առաջ հոլանդացի բուսաբան և մանրէաբան Մարտին Բեյջերինկի կողմից: 1935 թվականին նման լամպերը նույնիսկ լուսավորեցին Փարիզի օվկիանոսաբանական ինստիտուտի մեծ դահլիճը, իսկ պատերազմի ժամանակ խորհրդային մանրէաբան Ա. Ա. Եգորովան օգտագործել է լուսավոր բակտերիաներ պրոզաիկ նպատակներով՝ լաբորատորիան լուսավորելու համար։

Եվ դուք կարող եք նմանատիպ փորձ կատարել. հում ձուկը կամ միսը դնել տաք տեղում, սպասել մեկ-երկու շաբաթ, իսկ հետո գիշերը բարձրանալ (քամու կողմից) և տեսնել, թե ինչ է տեղի ունենում. հավանական է, որ բակտերիաները բնակվում են: սնուցող միջավայրը կփայլի այլաշխարհիկ լույսով: Բակտերիաները, հիմնականում Photobacterium և Vibrio ցեղի, և բազմաբջիջ պլանկտոնային օրգանիզմները (նկարում) փայլում են ծովում, բայց լույսի հիմնական աղբյուրը ամենամեծերից մեկն է (մինչև 3 մմ!) և բարդ միաբջիջ օրգանիզմներից մեկը՝ գիշերային դրոշակավոր ջրիմուռները։ լույս.

Բակտերիաներում ֆոսֆորի սպիտակուցները ցրված են բջջով մեկ, միաբջիջ էուկարիոտ (բջջային միջուկով) օրգանիզմներում դրանք գտնվում են ցիտոպլազմայի թաղանթով շրջապատված վեզիկուլներում։ Բազմաբջջային կենդանիների մոտ լույսը սովորաբար արտանետվում է հատուկ բջիջներով՝ ֆոտոցիտներով, որոնք հաճախ խմբավորված են հատուկ օրգանների՝ ֆոտոֆորների:

Կոելենտերատների և այլ պարզունակ կենդանիների ֆոտոցիտները, ինչպես նաև ֆոտոֆորները, որոնք գործում են սիմբիոտիկ ֆոտոբակտերիաների պատճառով, փայլում են անընդհատ կամ մի քանի վայրկյան հետո մեխանիկական կամ քիմիական գրգռումից հետո: Քիչ թե շատ զարգացած նյարդային համակարգ ունեցող կենդանիների մոտ այն վերահսկում է ֆոտոցիտների աշխատանքը՝ միացնելով և անջատելով դրանք՝ ի պատասխան արտաքին գրգռիչների կամ երբ փոխվում է մարմնի ներքին միջավայրը։

Բացի ներբջջայինից, խորջրյա ծովախեցգետինների, ութոտնուկների, թիթեղների և կաղամարների մոտ առկա է փայլի արտազատող տեսակ. ջուրը փայլող ամպի պես կուրացնում է թշնամուն.

Կենսոլյումինեսցենցիայի մեկ այլ դասական օրինակ փայտի փտումն է: Դրանց մեջ ոչ թե բուն ծառն է փայլում, այլ սովորական մեղրային սնկերի միկելիումը։

Իսկ Mycena ցեղի բարձրագույն սնկերում, որոնք նույնպես աճում են փտած ծառի վրա, բայց տաք շրջաններում, ինչպիսիք են Բրազիլիան և Ճապոնիան, պտղատու մարմինները փայլում են, ինչը սովորաբար կոչվում է սունկ (չնայած բորբոսները, խմորիչները և այլ սնկերը նույնպես սունկ են, միայն ցածրերը:): Այս ցեղի տեսակներից մեկը կոչվում է M. lux-coeli, «mycene - երկնային լույս»:

Բիոլյումինեսցենցիայի ամենավառ կիրառումը տրանսգենային բույսերի և կենդանիների ստեղծումն է: Քրոմոսոմների մեջ մտցված GFP գենով առաջին մկնիկը ստեղծվել է 1998 թվականին։

Պայծառ սպիտակուցներ են անհրաժեշտ տարբեր օրգանիզմների քրոմոսոմներում օտար գեներ ներմուծելու տեխնիկաներ մշակելու համար. եթե այն փայլում է, նշանակում է, որ մեթոդը գործում է, կարող եք օգտագործել այն թիրախ գենը գենոմ ներմուծելու համար: Առաջին լուսավոր ձուկը՝ տրանսգենային զեբրաձուկը (Brachydanio rerio) և ճապոնական մեդակա բրնձաձուկը (Orizias latipes) վաճառքի են հանվել 2003 թվականին:

Փայլուն ծով

Նրանք, ում բախտ է վիճակվել լողալ ծովում գիշերը նրա փայլի ընթացքում, կհիշեն այս դյութիչ տեսարանը ողջ կյանքի ընթացքում: Ամենից հաճախ փայլի պատճառը գիշերային լույսի դրոշակավոր ջրիմուռներն են (Noctiluca): Որոշ տարիների ընթացքում նրանց թիվն այնքան է ավելանում, որ ամբողջ ծովը փայլում է։ Եթե ձեր բախտը չբերեց և սխալ ժամանակ հայտնվեք տաք ծովերի ափերին, փորձեք ծովի ջուրը լցնել տարայի մեջ և այնտեղ մի քիչ շաքար ավելացնել։

Նոկտիլիստները կարձագանքեն դրան՝ ավելացնելով լյուցիֆերինի սպիտակուցի ակտիվությունը: Թափահարեք ջուրը և հիացեք կապտավուն փայլով: Եվ երբ կանգ եք առնում հիանալու համար, կարող եք հիշել, որ դուք նայում եք բնության չբացահայտված առեղծվածներից մեկին. տարբեր տաքսոններում փայլելու ունակության առաջացման էվոլյուցիոն մեխանիզմների պարզության բացակայությունը նշվել է «» -ի առանձին գլխում: Տեսակների ծագումը» Դարվինի կողմից, և այդ ժամանակից ի վեր գիտնականները չեն կարողացել սփռել այս հարցը ճշմարտության լույսն է:

Լյումինեսցենցիան կարող էր զարգանալ լավ լուսավորության պայմաններում ապրող օրգանիզմների մոտ՝ հիմնված պիգմենտային միացությունների վրա, որոնք կատարում են լուսապաշտպան գործառույթ:

Բայց հատկանիշի աստիճանական կուտակումը` մեկ ֆոտոն վայրկյանում, երկու, տասը, և նրանց, և նրանց գիշերային և խորջրյա հարազատների համար չի կարող ազդել բնական ընտրության վրա. նման թույլ փայլը չեն զգում նույնիսկ ամենազգայուն աչքերը, ինտենսիվ փայլի պատրաստի մեխանիզմների հայտնվելը մերկ վայրում նույնպես անհնար է թվում։ Եվ նույնիսկ փայլի գործառույթները շատ տեսակների մեջ մնում են անհասկանալի:

Ինչու են նրանք փայլում:

Փայլուն բակտերիաների գաղութները և սնկերը գրավում են միջատներին, որոնք տարածում են մանրէներ, սպորներ կամ միցելիում։ Նորզելանդական Arachnocampa մոծակի միջատակեր թրթուրները հյուսում են թակարդի ցանց և լուսավորում այն իրենց մարմնով՝ գրավելով միջատներին։

Լույսի փայլատակումները կարող են վախեցնել գիշատիչներին մեդուզաներից, սանր ժելեից և այլ անօգնական ու նուրբ արարածներից: Նույն նպատակով մարջաններն ու ծանծաղ ջրի մեջ աճող այլ գաղութային կենդանիները փայլում են՝ ի պատասխան մեխանիկական գրգռման, և նրանց հարևանները, որոնց ոչ ոք չի դիպչել, նույնպես սկսում են թարթել։ Խոր ծովի մարջանները թույլ կարճ ալիքի լույսը, որը հասնում է իրենց, վերածում է ավելի երկար ալիքի ճառագայթման, ինչը, հնարավոր է, թույլ տա իրենց հյուսվածքներում բնակվող սիմբիոտիկ ջրիմուռներին ֆոտոսինթեզ անել:

Ձկնորսական գավազան լամպով

Ձկնաձկների կարգը (Lophiiformes) ամենատարբերն է (16 ընտանիք, ավելի քան 70 սեռ և ավելի քան 225 տեսակ) և, թերևս, ամենահետաքրքիրը խորջրյա ձկներից: (Ծովային ձկնորսներին շատերը ծանոթ են ոչ թե կենդանաբանության դասագրքից, այլ «Գտնելով Նեմոյին» մուլտֆիլմից):

Ձկնորսուհիները գիշատիչներ են՝ մեծ բերանով, հզոր ատամներով և խիստ ձգվող ստամոքսով։ Երբեմն ծովի մակերևույթին հայտնաբերվում է սատկած ձկնորս, որը խեղդվում է նրանցից ավելի քան երկու անգամ մեծ չափերով. գիշատիչը չի կարողանում ազատել նրան ատամների կառուցվածքի պատճառով: Մեջքային լողակի առաջին ճառագայթը վերածվում է «ձկնորսական գավազանի» (illicium), որի ծայրում կա լուսավոր «որդ» (eska): Այն լորձով լցված գեղձ է, որը պարունակում է կենսալյումինեսցենտ բակտերիաներ։ Զարկերակների պատերի ընդլայնման պատճառով, որոնք կերակրում են էսկուն արյունով, ձուկը կարող է կամայականորեն առաջացնել բակտերիաների լյումինեսցենտ, որոնք դրա համար թթվածնի մատակարարման կարիք ունեն, կամ դադարեցնել այն՝ նեղացնելով անոթները:

Սովորաբար, փայլը տեղի է ունենում մի շարք շողերի տեսքով, յուրաքանչյուր տեսակի համար անհատական: Ceratias holboelli տեսակի Illicium-ը կարող է առաջ շարժվել և հետ քաշվել մեջքի հատուկ ալիքի մեջ: Գայթակղելով որսը, այս ձկնորսը լուսավոր խայծը աստիճանաբար տեղափոխում է իր բերանը, մինչև որ նա կուլ տա զոհին։ Իսկ Galatheathauma axeli-ի խայծը հենց բերանում է:

Ֆոսֆորների գտնվելու վայրը և նույնիսկ շիկացած բծերի թարթման բնույթը կարող են ծառայել հաղորդակցության համար, օրինակ՝ զուգընկերոջը գրավելու համար: Իսկ ամերիկյան «Photuris versicolor» կայծակի էգերը զուգավորումից հետո սկսում են «հաղթահարել Մորզեի կոդը» այլ տեսակի էգերին՝ իրենց արուներին գրավելով ոչ թե սիրային, այլ գաստրոնոմիական նպատակներով:

Ճապոնիայի ափերի մոտ զանգվածային հարսանիքները նշում են umitoharu-ն (ծովային կայծոռիկներ)՝ փոքրիկ, 1-2 մմ երկարությամբ, Cypridina ցեղի խեցգետնակերպերը և կաղամարը Watasenia scintellans: Մոտ 10 սմ երկարությամբ Վատազենիայի մարմինները, շոշափուկների հետ միասին, կետավոր են ֆոտոֆորային մարգարիտներով և լուսավորում են 25-30 սմ տրամագծով տարածք. պատկերացրեք, թե ինչ տեսք ունի ծովը այս կաղամարների մի ամբողջ դպրոցով:

Շատ խոր ծովային գլխոտանիների մարմինը ներկված է բազմագույն լուսային բծերի օրինակով, իսկ ֆոտոֆորները շատ բարդ են, ինչպես լուսարձակը, որը փայլում է միայն ճիշտ ուղղությամբ ռեֆլեկտորներով և ոսպնյակներով (երբեմն կրկնակի և գունավոր):

Շատ խոր ծովային պլանկտոնային ծովախեցգետիններ ունեն փայլելու հատկություն: Վերջույթների վրա, կողքերի երկայնքով և մարմնի փորային կողմում ունեն մինչև 150 ֆոտոֆոր՝ երբեմն ծածկված ոսպնյակներով։ Ֆոտոֆորների գտնվելու վայրը և քանակը յուրաքանչյուր տեսակի համար խիստ հաստատուն է և օվկիանոսի խորքերի մթության մեջ օգնում է արուներին գտնել էգերին և բոլորը միասին հավաքվել հոտերի մեջ: