Jak světlušky produkují světlo?

Soumrak blikání světlušky potvrzuje, že přišlo léto. Jako dítě jste možná chytili ty takzvané blesky v dlaní a prohlédli si prsty, abyste je pozorovali, jak září. fascinující světlušky produkují světlo.

Světlušky vytvářet světlo podobným způsobem, jak funguje glowstick. Světlo je výsledkem chemické reakce nebo chemiluminiscence. Když v živém organismu dojde k chemické reakci produkující světlo, vědci nazývají tuto vlastnost bioluminiscencí. Většina bioluminiscenční organismy žijí v mořském prostředí, ale světlušky patří k pozemským tvorům schopným produkovat světlo.

Pokud se podíváte zblízka na dospělou světlušku, uvidíte, že poslední dva nebo tři břišní segmenty vypadají jinak než ostatní. Tyto segmenty obsahují orgán produkující světlo, účinnou strukturu, která produkuje světlo bez ztráty tepelné energie. Pokud jste se někdy dotkli žárovky poté, co byla na několika minutách, víte, že je horká. Pokud by světelný orgán světlušky emitoval srovnatelné teplo, hmyz by se setkal s křupavým koncem.

Ve světlušcích závisí chemická reakce, která způsobuje jejich záře, na enzymu zvaném luciferáza. Nenechte se uvést v omyl svým jménem; tento enzym není ďábelským dílem. Lucifer pochází z latiny lucis, což znamená světlo, a ferre, což znamená nosit. Luciferase je tedy doslova enzym, který přináší světlo.

Bioluminiscence světlušky vyžaduje přítomnost vápníku, adenosintrifosfátu, chemického luciferanu a enzymu luciferázy ve světelném orgánu. Když se do této kombinace chemických složek zavádí kyslík, vyvolává reakci, která produkuje světlo.

Vědci nedávno objevili, že oxid dusnatý hraje klíčovou roli v tom, že umožňuje kyslíku vstoupit do světelného orgánu světlušky a zahájit reakci. V nepřítomnosti oxidu dusnatého se molekuly kyslíku vážou na mitochondrie na povrchu buněk lehkých orgánů a nemohou vstoupit do orgánu, aby vyvolaly reakci. Takže nemůže být vyrobeno žádné světlo. Pokud je přítomen, oxid dusnatý se váže na mitochondrie místo toho, aby kyslík vstoupil do orgánu, kombinuje se s jinými chemikáliemi a vytváří světlo.

Kromě toho, že bioluminiscence je druhovými markery přitažlivosti kamarádů, je také signálem pro dravce světlušků, jako jsou netopýři, že budou hořce chutnat. Ve studii zveřejněné v čísle časopisu srpen 2018 Vědecké pokroky, vědci zjistili, že netopýři jedli méně světlušek, když světlušky svítily.

Světelné světlušky blikají vzorem a barvou, která je pro jejich druhy jedinečná, a tyto bleskové vzory lze použít k jejich identifikaci. Naučit se rozpoznávat druhy světlušek ve vaší oblasti vyžaduje znalost délky, počtu a rytmu jejich záblesků, intervalu čas mezi jejich záblesky, barvu světla, které produkují, jejich preferované letové vzorce a noční dobu, kdy obvykle blikají.

Rychlost zábleskového vzoru světlušky je řízena uvolňováním ATP během chemické reakce. Barva (nebo frekvence) vyrobeného světla je pravděpodobně ovlivněna pH. Rychlost záblesku světlušky se bude také měnit v závislosti na teplotě. Nižší teploty vedou k pomalejším zábleskům.

I když jste dobře obeznámeni s bleskovými vzory pro světlušky ve vaší oblasti, musíte mít na paměti možné imitátory, kteří se pokoušejí oklamat své spolubojovníky. Samice světlušky jsou známé svou schopností napodobují zábleskové vzorce jiných druhů, trik, který zaměstnávají, aby nalákali nic netušícího muže blíže, aby mohli vysledovat snadné jídlo. Někteří mužští světlušky, které nelze přehlédnout, mohou také kopírovat zábleskové vzory jiných druhů.

Luciferáza je cenným enzymem pro biomedicínský výzkum, zejména jako marker genové exprese. Vědci mohou doslova vidět gen v práci nebo přítomnost bakterie, když je luciferáza značena. Luciferáza se široce používá k identifikaci kontaminace potravin bakteriemi.

Kvůli jeho hodnotě jako výzkumného nástroje je laboratoř velmi žádaná o luciferázu a komerční sklizeň živých světlušek v některých oblastech negativně ovlivnila populace světlušek. Vědci však úspěšně klonovali gen luciferázy jednoho druhu světlušky, Photinus pyralis, v roce 1985, umožňující výrobu syntetické luciferázy ve velkém měřítku.

Některé chemické společnosti bohužel stále extrahují luciferázu ze světlušek, než aby vyráběly a prodávaly syntetickou verzi. To v některých regionech účinně přineslo odměnu hlavám světlušek, kde jsou lidé povzbuzováni k tomu, aby je shromažďovali tisíce během jejich vrcholu. letní páření.

V jednom okrese Tennessee v roce 2008 lidé dychtili po penězích na základě požadavku jedné společnosti na světlušky zajaté a ztuhlé přibližně 40 000 mužů. Počítačové modelování jedním výzkumným týmem naznačuje, že tato úroveň sklizně může být pro takovou populaci světlušek neudržitelná. S dostupností syntetické luciferázy dnes jsou takové sklizně světlušek pro zisk zcela zbytečné.

• Capinera, John L. Encyklopedie entomologie. Springer, 2008.
• “Firefly hodinky.” Muzeum vědy, Boston.
• “Jak a proč se světlušky rozsvítí?” Vědecký Američan5. září 2005.
• “Světlušky se rozsvítí, aby přilákaly přátele, ale také aby zabránily predátorům.” Americká asociace pro povýšení vědy21. srpna 2018.
• _{Lee, Johne. "Základní bioluminiscence"Katedra biochemie a molekulární biologie, University of Georgia.}
• _{"Modelovací účinky sklizně na perzistenci populace Firefly," Ekologické modelování, 2013.}