Biyolüminesans
Biyolüminesans, canlıların ışık üretme kapasitesidir. Bu genellikle simbiyoz yoluyla yapılır. Bu durumda, büyük organizma, genellikle özel bir organda, ışığı üreten mikroorganizmaları içerir. Ökaryot protistlerin özel organelleri vardır ve bazı bakteriler de ışık üretir. Biyolüminesans, üretilen enerjinin görünür ışık olarak açığa çıktığı kimyasal süreçlerin sonucudur. Biyolüminesans evrim sırasında birçok kez ortaya çıkmıştır.
Biyolojik enerji kaynağı olan ATP (adenozin tri-fosfat), lusiferaz enziminin yardımıyla lusiferin ile reaksiyona girerek bir ara kompleks oluşturur. Bu kompleks oksijenle birleşerek yüksek derecede kemilüminesan (parlak ışıldayan) bir bileşik üretir.
Gamma Proteobacteria'nın ışık üretimindeki rolü referans çalışmalarda ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Işık üretme kapasitesi normal metabolizmanın bir uzantısıdır: tüm kimyasal reaksiyonlar birkaç foton üretir. Foton üretimi arttığında görünür ışık üretilir. Bakteriler söz konusu olduğunda, reaksiyonun orijinal işlevi muhtemelen aşırı oksijeni detoksifiye etmektir.
Uçan ve parlayan Photinus pyralis, bir ateş böceği.
Omphalotus nidiformis
Biyolüminesan mantar türlerine bir örnek...
...ışıklar kapalıyken parlıyor.
Okyanuslar
Biyolüminesans esas olarak bir deniz fenomenidir.
"Dünyanın yaşanabilir hacminin en büyük bölümü olan derin okyanustaki baskın ışık kaynağıdır. Buna karşılık, biyolüminesans tatlı sularda, hatta Baykal Gölü'nde bile (birkaç istisna dışında) esasen yoktur".
Biyolüminesans denizde her seviyede bulunur: planktonik, pelajik ve bentik organizmalar. Dinoflagellatlar ve ctenophores (tarak jöleleri) gibi bazı planktonik gruplar bunu çoğu türde kullanır. Derin deniz canlılarının çoğu biyolüminesansı şu ya da bu şekilde kullanır. Genellikle, denizlerdeki ışık emisyonu, deniz suyundan en kolay geçebilen dalga boyları olan mavi ve yeşil ışık spektrumuna aittir.
Biyolüminesansın işlevleri
Liste için Biolum web sayfasına bakınız.
Karşı aydınlatma kamuflajı
Bazı mürekkep balığı türlerinde bakteriyel biyolüminesans karşı aydınlatma için kullanılır, böylece hayvan aşağıdan görülen çevresel ışıkla eşleşir. Bu hayvanlarda ışık organları bu aydınlatmanın kontrastını kontrol ederek optimum eşleşme sağlar. Genellikle bu ışık organları biyolüminesan bakterileri içeren dokudan ayrıdır.
Cazibe
Biyolüminesans, fener balığı gibi birçok derin deniz balığı tarafından avlarını çekmek için bir yem olarak kullanılır. Balığın kafasında sallanan bir yem, vuruş mesafesindeki küçük hayvanları kendisine çeker. Ancak bazı balıklar biyolüminesan olmayan bir yem kullanır.
Pişirici köpekbalığı kamuflaj için biyolüminesans kullanır, ancak karnının altındaki küçük bir yama karanlık kalır ve altında yüzen ton balığı ve uskumru gibi büyük yırtıcı balıklara küçük bir balık gibi görünür. Bu balıklar "küçük balığı" tüketmeye çalıştıklarında, köpekbalığı tarafından ısırılırlar ve köpekbalığı konakçılarından küçük dairesel "kurabiye kalıbı" şeklindeki et parçalarını oyarak çıkarır.
Dinoflagellatların bu mekanizma üzerinde ilginç bir etkisi vardır. Bir plankton avcısı sudaki hareket yoluyla algılandığında, dinoflagellat ışıldar. Bu da dinoflagellatın avcısı olabilecek kişiyi tüketecek daha büyük avcıları kendine çeker.
Eşleri cezbetmek biyolüminesansın önemli bir işlevidir. Bu durum, çiftleşme mevsiminde eşlerini çekmek için karınlarında periyodik olarak yanıp sönen ateş böceklerinde görülür. Deniz ortamında bu sadece bazı küçük ostrakod kabuklularda iyi belgelenmiştir, ancak oldukça yaygın olabilir.
İtme
Bazı kalamarlar ve küçük kabuklular biyolüminesans kullanır, tıpkı birçok kalamarın mürekkep kullanması gibi. Kalamar ya da kabuklu güvenli bir yere kaçarken bir ışıldama bulutu yayılır ve potansiyel bir avcının kafasını karıştırır ya da onu uzaklaştırır. Her ateş böceği türünün yırtıcıları uzaklaştırmak için parlayan larvaları vardır.
Lampyris noctiluca'nın dişisi, Yaygın Ateşböceği.
Ateşböceği larvası
Biyoteknoloji
Biyolüminesan organizmalar birçok araştırma alanı için bir hedeftir. Lusiferaz sistemleri genetik mühendisliği alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı hücrelere görünür etiketler vermek için biyomedikal araştırmalarda da kullanılmışlardır. Luciferin, mikroskop altında görünür hale getirmek için moleküllere ve hücrelere eklenebilir. "Bu pazar şu anda yaklaşık 20 milyar sterlin değerinde. Bir hastaneye gidip viral proteinleri, kanser proteinlerini, hormonları, vitaminleri, bakteriyel proteinleri, ilaçları ölçen bir kan testi yaptırırsanız, neredeyse kesinlikle bu tekniği kullanacaktır."
Biyolüminesan organizmalarda ışık üreten organlar olan fotoforların yapısı endüstriyel tasarımcılar tarafından araştırılıyor.
Biyolüminesan Antarktika krilinin sanatsal gösterimi
Biyolüminesans organizmalar
Bu, görünür biyolüminesansa sahip organizmaların bir listesidir:
Karasal organizmalar
Hayvanlar:
- Eklembacaklılar
- ateşböcekleri
- tıklama böcekleri
- parlayan solucanlar
- demi̇ryolu solucanlari
- bazı mycetophilid sinekler
- Geophilus carpophagus gibi bazı kırkayaklar.
- Motyxia gibi bazı kırkayaklar.
- karasal bir yumuşakça (tropikal bir kara salyangozu)
- Quantula striata
- Annelidler
- Mantarlar - Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus türleri de dahil olmak üzere toplam 71 tür biyolüminesan özelliktedir.
- Mantarlar (bkz. Tilki Ateşi)
- Jack O'Lantern mantarı (Omphalotus olearius)
- hayalet mantar (Omphalotus nidiformis)
- Bal mantarı
- Panellus stipticus
Balık
- Fener Balığı
- Kurabiye kesici köpekbalığı
- El feneri balığı
- Gulper yılan balığı
- Fener Balığı
- Deniz balta balığı
- Asteğmen balık
- Pineconefish
- Engerek Balığı
Ateşböcekleri
Adlarına rağmen ateş böcekleri aslında tipik yeşilimsi yanıp sönen ışıklarını üretmek için lusiferin adı verilen kimyasal bir bileşiği içeren enzimatik bir reaksiyon kullanan böceklerdir. Muhtemelen yırtıcıları zehirlilikleri konusunda uyarmanın yanı sıra, yanıp sönen karınlarının asıl amacının eşlerini çekmek olduğu düşünülmektedir.
Deniz omurgasızları
- birçok Cnidaria
- Deniz kalemleri
- mercanlar
- Aequorea victoria, bir denizanası
- bazı Ctenophores veya "tarak jöleleri"
- bazı ekinodermler (örn. Ophiurida)
- bazı kabuklular
- ostrakodlar
- kopepodlar
- krill
- iki chaetognath türü
- bazı yumuşakçalar
- bazı istiridyeler ve diğer çift kabuklular
- bazı nudibranchlar, deniz salyangozları
- Ahtapotlar
- Bolitaenidae
- Teuthida sipariş edin
- Devasa Kalamar
- Mastigoteuthidae
- Sepiolidae
- Köpüklü Enope Kalamar
- Vampir kalamar
Mikroorganizmalar
- Dinoflagellatlar (örn. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
- Vibrionaceae (örneğin Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
- Shewanellaceae, Shewanella hanedai ve Shewanella woodyi deniz bakteri ailesinin üyeleri biyolüminesan özelliktedir.
Sorular ve Yanıtlar
S: Biyolüminesans nedir?
C: Biyolüminesans, canlılar tarafından ışık üretilmesidir.
S: Biyolüminesans nasıl çalışır?
C: Biyolüminesans, üretilen enerjinin görünür ışık olarak salındığı kimyasal süreçler yoluyla çalışır.
S: Hangi organizmalar biyolüminesans ışık üretir?
C: Ökaryot protistler biyolüminesan ışık üreten özel organellere sahiptir ve bazı bakteriler de bu tür ışık üretir.
S: Biyolüminesan ışık üretme kapasitesi nereden geldi?
C: Biyolüminesan ışık üretme kapasitesi normal metabolizmanın bir uzantısıdır; tüm kimyasal reaksiyonlar doğal olarak birkaç foton üretir ve foton üretimi arttığında görünür ışık görülebilir.
S: Bakterilerde biyolüminensan ışık üretmenin orijinal işlevi neydi?
C: Bakterilerde biyolüminensan ışık üretmenin orijinal işlevi muhtemelen aşırı oksijeni detoksifiye etmekti.
S: Lusiferin ve lusiferaz nedir?
C: Lusiferin ve lusiferaz, ATP (adenozin tri-fosfat) ve oksijen arasındaki reaksiyonda yer alan ve yüksek oranda kemilüminesan (parlak) bir bileşik üreten bileşenlerdir.
