Bioluminiscencija: svetlost iz morskih dubina

Sigurno vam se nekada desilo da ste tokom letnje večeri zapazili sjaj svitaca ili da ste u nekoj TV emisiji videli čarobne prizore svetlećih meduza ili riba. Ukoliko ste se tada zapitali odakle potiče njihova svetlost i koji su sve organizmi sposobni da je proizvode, odgovore možete pronaći u nastavku teksta.

Izvor slike:https://i.pinimg.com/564x/ef/f7/a1/eff7a1be2f84a3dade09df5faffc58eb.jpg

Šta je bioluminiscencija

‌Bioluminiscencija predstavlja oblik hemiluminiscencije, odnosno hemijske reakcije pri kojoj se oslobađa svetlost. U ovom slučaju, te reakcije se odvijaju u živim organizmima. 

‌Treba istaći da ova vrsta luminiscencije nije isto što i fluorescencija, koja predstavlja reemitovanje primljene svetlosti na većoj talasnoj dužini od apsorbovane, pri čemu ta pojava traje samo dok je prisutan spoljni izvor zračenja. Fosforescencija je u suštini sličan proces, ali se pri njemu svetljenje nastavlja još neko vreme nakon prestanka svetlosne stimulacije. Za razliku od bioluminiscencije, ovde ne dolazi do hemijskih reakcija.

Mehanizam proizvođenja svetlosti

‌Jedinjenja koja se kriju iza svetlosti različitih živih bića jesu luciferin i luciferaza, ili ponekad fotoprotein.

‌Molekuli luciferina su zapravo direktno zaslužni za proizvođenje svetlosti. Luciferin u reakciji sa kiseonikom, koja je pospešena enzimom luciferazom, produkuje oksiluciferin, pri čemu se oslobađa energija u vidu svetlosti.

‌Pojedini organizmi, poput dinoflagelata ili vatrenih algi, sintetišu svoj luciferin. Ovi planktonski protisti u nekim noćima mogu obasjati velike površine okeana svojom indigo plavom svetlošću, priređujući prelepe prizore. Međutim, mnoga bioluminiscentna stvorenja uopšte ne produkuju luciferin, već apsorbuju tuđi, bilo putem ishrane, bilo kroz simbiotsku zajednicu. Primer su ribe roda Porichthys, među kojima su vrste koje se hrane školjkastim račićima iz klase Ostracoda, koji sintetišu luciferin. Takođe, mnogi stanovnici mora, poput lignji, u svojim svetlećim organima poseduju bioluminiscentne bakterije, sa kojima žive u simbiozi.

‌Postoje i hemijske reakcije koje oslobađaju energiju u vidu elektromagnetnog zračenja ali ne uključuju enzim luciferazu, već luciferin reaguje sa fotoproteinom, pri čemu je za proizvodnju svetlosti neophodan još jedan reaktant, obično jon kalcijuma. Ovaj vid oslobađanja svetlosti prvi put je primećen kod tzv. kristalnih meduza (Aequorea victoria).

Vatrene alge

Izvor slike:https://i.pinimg.com/564x/ed/36/27/ed3627c350c454e5bdfbe7216704e95c.jpg

Boja svetlosti

‌Bioluminiscentna svetlost je „hladna“, jer manje od jedne petine emitovane svetlosti oslobađa toplotu. 

‌Boja proizvedene svetlosti zavisi od rasporeda molekula luciferina, kao i od tipa hemijske reakcije. 

‌Najčešće je u pitanju plavo-zelena svetlost, koja se najbolje prenosi kroz morsku vodu. Elektromangentni talasi bentosnih vrsta obično su pomereni ka zelenom delu spektra, jer se kao takvi najlakše probijaju kroz mračne vode morskih dubina. Postoje i životinje sposobne da svetle žutom bojom, poput nekih crva i hobotnica, ali i pojedinih kopnenih jedinki, kao što su svici, i jedini poznati bioluminiscentni puž, Quantula striata, kog možete pronaći u tropima jugoistočne Azije.

‌Zanimljivo je da postoje i morske vrste koje produkuju crvenu svetlost, što je karakteristično za azijsku arovana (Scleropages formosus; engl. dragonfish), ribu čije su oči osetljive na ovu boju, za razliku od većine morskih stanovnika, koji su sposobni da detektuju isključivo plavo-zelene delove spektra. Azijska arovana koristi svoju crvenu svetlost kako bi obasjala plen, koji čak nije u stanju da zapazi da je osvetljen.

‌Postoje organizmi koji sijaju u kontinuitetu, kao na primer neke gljive na kori trulog drveća, čija se svetlost naziva „lisičja vatra“ (eng. foxfire), poznata još i kao „vilinska“ (eng. fairy fire). Međutim, najbrojnije su vrste koje mogu da zasvetle samo u magnovenju. Takve su recimo vampirske lignje (Vampyroteuthis infernalis), koje, poput mnogih lignji iz dubina, ne mogu da ispuštaju mastilo, te umesto toga koriste bioluminiscentnu sluz, kojom na kratko zaslepe predatore, što im omogućuje pokušaj bega.

‌Interesantno je i da se kod nekih organizama sjaj javlja samo na određenim delovima tela, dok drugi celi bivaju obasjani sopstvenom svetlošću.

Vilinska vatra ili foxfire

Izvor slike:https://i.pinimg.com/564x/9a/02/9e/9a029ea30b020013b6eb1c4cba753901.jpg

Uloga bioluminiscencije

‌Čitajući ovaj tekst, sigurno ste se do sada zapitali: „Zašto ovi organizmi uopšte imaju potrebu da svetle?“. 

‌Mnoge životinje koriste bioluminiscenciju u odbrambene svrhe, kao na primer gorepomenute vampirske lignje. Neke ribe primenjuju tzv. kontraluminiscenciju, koja predstavlja vid aktivne kamuflaže, koju organizmi postižu prilagođavanjem sopstvene svetlosti onoj koja dolazi iz gornjih slojeva vode, prikrivajući na taj način senke koje bi ih mogle odati predatorima poput ajkula.

‌Postoje, međutim, i organizmi koji svoje svetlo koriste kako bi pronašli ili namamili plen. Među njima su možda najpoznatije ribe udičarke (engl. anglerfish; iz reda Lophiiformes), koje na glavi imaju filament sa loptastim proširenjem na vrhu (esca ili illicium). Esca može da svetli i deluje kao mamac, koji privlači neke manje, možda previše radoznale ribe.

‌Odrasli svici koriste svoje treperenje kako bi privukli partnere iste vrste.

‌Neke bioluminiscentne alge mogu biti uzrok  roze ili zelenih odsjaja u mračnom okeanu, a zasvetle onda kada ih nadraže promene u spoljašnjoj sredini, poput pada saliniteta u vodi u kojoj žive. Za razliku od ovih algi, neke bakterije u određenim uslovima mogu kontinuirano obasjavati površinu okeana, dovodeći do fenomena poznatog kao „mlečno more” (eng. milky seas).

Riba udičarka

Izvor slike:https://i.pinimg.com/564x/69/9a/c3/699ac308a9b665ef28a8f21d4f0f9497.jpg

Gde sve dolazi do bioluminiscencije

‌Pojava bioluminiscencije je široko rasprostranjena, međutim, mnogo je češća u morima i okeanima nego na kopnu. Među slatkovodnim vrstama je izuzetno retka. 

‌Iako je zastupljena celom dužinom vodenog stuba, ubedljivo je najčešća u mračnim dubinama okeana, što je i razlog naslova ovog teksta. 

‌S obzirom na to da su nepregledna prostranstva morskih dubina još uvek slabo istražena, postoji mogućnost da je bioluminiscencija zapravo jedan od najprimenjenijih vidova komunikacije među živim bićima na našoj planeti.

Literatura:

• https://scripps.ucsd.edu/news/voyager-does-bioluminescence-occur-just-one-color-or-are-there-different-colors-if-so-how-are
• https://ocean.si.edu/ocean-life/fish/bioluminescence
• http://www.planeta.rs/68/m/14_mikologija.htm#.YatDjxhdcVG
• https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/bioluminescence/