Определение биолюминесценции
Биолюминесценция (показана ниже) относится к организмам, которые производят и испускают свет как форму хемилюминесценции. Этот свет может быть произведен как самими организмами, так и через симбиотические штаммы бактерий. Биолюминесценция возникает в результате химической реакции, которая происходит между светоизлучающими молекула называется люциферин и фермент, называемый люциферазой. В целом, люциферин и люцифераза различаются между вид и биолюминесценция развивалась независимо у нескольких видов для разных целей.
Эволюционная функция биолюминесценции
Есть две доминирующие теории относительно эволюционной функции биолюминесценции:
- Оксигеназы со смешанными функциями: Было высказано предположение, что люциферазы возникли как мутации в оксигеназах со смешанными функциями, которые были эволюционно отобраны для темных морских сред, где свечение тканей обеспечивало визуальные сигналы для спаривания или отвлечения хищников.
- Защита от активных форм кислорода: Существуют доказательства того, что люциферины могли эволюционировать в качестве защитной меры против вредных активных форм кислорода (например, перекиси водорода). Эта теория постулирует, что биолюминесценция была выбрана для того, чтобы морские виды перемещались в более глубокие и темные воды, где воздействие таких активных форм кислорода было ниже, как и необходимость эндогенной продукции таких молекул.
Примеры функций биолюминесценции
Поскольку биолюминесценция развивалась независимо многократно у разных видов, она имеет разные функции у каждого вида и в зависимости от окружающей среды.
маскировка
У многих видов, обитающих в глубоких водах морей и океанов мира, биолюминесценция используется для маскировки против просвета. Это достигается с помощью фоторецепторов в специализированных световых органах, которые соответствуют количеству света в окружающей среде, эффективно маскируя организм на заднем плане, если смотреть сверху. Например, некоторые виды кальмаров используют этот механизм биолюминесценции.
Оборона
Во многих видах фитопланктон Биолюминесценция используется в качестве защиты от хищников. Поскольку потенциальные хищники высвобождают любые виды фитопланктона, которые излучают свет, считается, что эта черта эволюционировала, чтобы отвлечь хищников, которые не хотят привлекать хищников сами по себе. Это дополнительно поддерживается черными желудок подкладка наблюдается у хищных рыб, обитающих в более глубоких водах, что предотвращает свечение от любых биолюминесцентных организмов, которые они потребляли. Некоторые виды кальмаров используют биолюминесцентные химические выделения, похожие на производство чернил. Другие виды кальмаров автоматически переносят биолюминесцентные конечности, которые отвлекают хищников, в то время как организм может спасаться бегством.
Привлечение добычи
Некоторые виды грибных комаров обитают в пещерной среде, и их личинки используют биолюминесценцию, чтобы поймать добычу с помощью висячих шелковых сетей, которые излучают синий или зеленый цвет. Такое свечение даже регулируется циркадными ритмами и включается и выключается в определенное время дня.
Визуализация добычи
Некоторые виды, обнаруженные в океанских глубинах, используют красную биолюминесценцию для визуализации видов добычи красного цвета, которые обычно невидимы в более глубоких водах. У видов, таких как рыба-дракон, их глаза нечувствительны к красной биолюминесценции, которую они производят, вместо этого визуализируя свою добычу как сине-зеленый цвет из-за присутствия специализированного пигмента сетчатки.
Привлечение товарищей
Многие виды насекомых (например, светлячки и жуки-щелкуны) используют биолюминесценцию для привлечения потенциальных партнеров. Точно так же многие ракообразные используют люминесценцию, чтобы предоставить визуальный сигнал потенциальным партнерам, которых они приближают к производству феромонов. Многие виды используют биолюминесценцию, чтобы привлечь добычу, подражая другим видам. Некоторые глубоководные обитающие рыбы (например, морские рыбы) имеют придаток, содержащий биолюминесцентный бактерии что он использует для привлечения добычи. Некоторые виды светлячков используют вспышки других видов, чтобы привлечь самцов в качестве добычи.
Предупреждение
Многие виды используют биолюминесценцию как предупреждение для потенциальных хищников, что они не пригодны для потребления. Многие виды личинок насекомых, медуз и червей проявляют эту особенность как механизм отвлечения хищников.
связь
Одной из распространенных функций биолюминесценции у бактерий и грибов является связь клетка плотность и расположение близлежащих бактериальных колоний. Такие гены регулируются концентрацией секретируемых молекул в окружающей среде.
викторина
1. Что из перечисленного НЕ является функцией биолюминесценции:A. Привлекать товарищейB. Сдерживать хищниковC. маскировкаD. ПредупреждениеE. Все вышеперечисленное является функцией биолюминесценции
Ответ на вопрос № 1
Е верно. Биолюминесценция используется для привлечения партнеров путем сигнализации местоположения, сдерживания хищников с помощью химических выделений или сигнализации, что они неприятны. Многие организмы также используют биолюминесценцию, чтобы замаскировать ее под действием люминесценции.
2. Какие два компонента необходимы для биолюминесценции?A. Люциферин и люциферазаB. Иллюмин и иллюминацияC. Люминин и люминазаD. Люминин и Люцифераза
Ответ на вопрос № 2
верно. Биолюминесценция возникает в результате химической реакции, которая происходит между светоизлучающей молекулой, называемой люциферином, и ферментом, называемым люциферазой.
Ссылки
- Ордер Э.Дж. и Локет Н.А. (2004). Видение в глубоком море. Люминесценция. 79 (3): 671-712.
- Уилсон Т. и Гастингс Дж. (1998). Биолюминесценции. Annu Rev Cell Dev Biol.14: 197-230.