Тепла літня ніч, йдете лісом — у траві спалахують маленькі вогники. Світлячки. Або пливете на човні в тропіках, опускаєте руку у воду — вона починає світитися блакитним мерехтінням. Вода навколо теж світиться.
Біолюмінесценція — це здатність живих організмів випромінювати світло. Причому не відбивати його, як робимо ми, а саме виробляти всередині себе. Без дротів, без батарейок, без нагрівання. Холодне світло, яке створюється прямо в клітинах.
Явище поширене набагато ширше, ніж здається. Світяться деякі бактерії, гриби, медузи, кальмари, риби, навіть черв’яки. На суші таких істот небагато, а ось в океані світиться майже все. Вчені підрахували — близько 90% мешканців глибин вміють це робити. Там, де не досягає сонячне світло, власне джерело освітлення стає питанням виживання.
Як працює біолюмінесценція – механізм простими словами
Механізм біолюмінесценції насправді досить простий. Потрібні три компоненти: речовина люциферин, фермент люцифераза і кисень. Коли люциферин окислюється в присутності люциферази, відбувається хімічна реакція. Виділяється енергія, яка перетворюється на світло.
Ось як відбувається біолюмінесценція: організм контролює, коли запустити цю реакцію. Захотів світитися — запустив, не захотів — не запустив. У різних істот різні варіанти люциферину і люциферази, тому світло виходить різних відтінків. Зелений, блакитний, жовтий, навіть червоний.
Чому деякі організми світяться в темряві? Причин кілька, і всі вони пов’язані з виживанням. Глибоководні риби використовують біолюмінесценцію як приманку. Риба-вудильник, наприклад, носить на голові світловий відросток. Дрібна рибка пливе на світло — хижак хапає її. Зручно.
Інші істоти світяться, щоб відлякати ворогів. Деякі кальмари при небезпеці викидають не чорнильну хмару, а світлову. Хижак дезорієнтований, жертва відпливає. Є медузи, які спалахують яскравим світлом, коли на них нападають — це приваблює більших хижаків, і нападник воліє відступити.
Третя причина — спілкування. Світлячки використовують світлові сигнали для пошуку партнера. У кожного виду свій візерунок спалахів, своя частота. Самці літають і блимають, самки сидять у траві і відповідають. Якщо ритм не збігається — не та особина, не той вид.
Біолюмінесценція у риб та інших істот
Біолюмінесценція у риб влаштована по-різному. Одні виробляють світло самі, інші співпрацюють з бактеріями. Так, саме так. У деяких глибоководних риб є спеціальні органи — фотофори, в яких живуть світлові бактерії. Риба надає бактеріям житло і харчування, бактерії натомість дають світло. Взаємовигідна співпраця, яка триває мільйони років.
Особливо цікаво це влаштовано у риби-сокири. У неї фотофори розташовані на череві. Коли риба пливе, світло знизу робить її силует непомітним для хижаків, які дивляться вгору. Силует просто зливається зі світлом, що пробивається з поверхні. Природне маскування.
А від чого люди світяться? Питання може здатися дивним, але люди теж випромінюють слабке світло. Правда, це не та біолюмінесценція, про яку ми говоримо. Наше світіння в тисячі разів слабкіше, ніж у світлячка, і побачити його можна тільки за допомогою дуже чутливого обладнання. Це побічний продукт обміну речовин, а не спеціальний механізм.
Хоча є випадки, коли людина може світитися яскравіше. Наприклад, якщо з’їсти багато продуктів з каротином — моркву, гарбуз — шкіра набуває помаранчевого відтінку. Або якщо в організмі поселяються певні світлові бактерії, що, втім, трапляється вкрай рідко і зазвичай пов’язано з хворобою.
Біолюмінесценція – це добре чи погано?
Якщо говорити простими словами, біолюмінесценція — це просто інструмент. Для самих організмів вона скоріше корисна — допомагає виживати, розмножуватися, добувати їжу. Без неї багато видів просто не змогли б існувати у своєму середовищі.
Для людини біолюмінесценція теж корисна. Вчені використовують світлові білки в медичних дослідженнях. З їх допомогою можна відстежувати, як поширюються хвороби, як працюють ліки, як поводяться клітини. У 2008 році за відкриття і розвиток зеленого флуоресцентного білка з медузи навіть дали Нобелівську премію.
Є спроби використовувати біолюмінесценцію для освітлення. Створюють світлові рослини, які могли б замінити вуличні ліхтарі. Поки це більше експерименти, але напрямок цікавий. Світло без електрики, без шкоди для навколишнього середовища.
Єдиний мінус — для деяких організмів людська діяльність стала проблемою. Світлове забруднення заважає світлячкам знаходити партнерів, їх популяції скорочуються. Так що біолюмінесценція сама по собі хороша, а ось наше втручання в природні процеси може бути поганим.
В океані досі відкривають нові світлові види. Глибини вивчені гірше, ніж поверхня Місяця. Хто знає, які ще дивовижні істоти з біолюмінесценцією там мешкають. Природа вміє створювати світло там, де його немає — і це одна з найпрекрасніших її здібностей.
