ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
ბიოლუმინესცენცია არის ორგანიზმის მიერ სინათლის გამომუშავება ქემილუმინესცენციის რეაქციის შედეგად . ის გვხვდება ორგანიზმების ფართო სპექტრში, მათ შორის ზღვის ხერხემლიანებსა და უხერხემლოებში , ხმელეთის ფეხსახსრიანებში, როგორიცაა ციცინათელები , ზოგიერთ სოკოში და მიკროორგანიზმებში, როგორიცაა ზოგიერთი ბაქტერია და დინოფლაგელატები . ზოგიერთ ცხოველში სინათლე ბაქტერიოგენულია, რომელიც წარმოიქმნება სიმბიოზური ბაქტერიების მიერ, როგორიცაა Vibrio გვარის ბაქტერიები ; ზოგში კი აუტოგენურია, რომელიც წარმოიქმნება თავად ცხოველების მიერ. ბიოლუმინესცენცია დამოუკიდებლად განვითარდა მინიმუმ 94-ჯერ, პირველად გაჩნდა რვაკორალებში დაახლოებით 540 მილიონი წლის წინ.
ზოგიერთ სახეობაში ლუციფერაზას სხვა კოფაქტორებიც სჭირდება , როგორიცაა კალციუმის ან მაგნიუმის იონები და ზოგჯერ ენერგიის მატარებელი მოლეკულა ადენოზინტრიფოსფატი (ATP). ევოლუციის დროს ლუციფერინები მცირედით განსხვავდება: ერთ-ერთი მათგანი, კოელენტერაზინი , ცხოველთა 11 სხვადასხვა ტიპშია ნაპოვნი , თუმცა ზოგიერთ მათგანში ცხოველები მას საკვებით იღებენ. პირიქით, ლუციფერაზები მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა სახეობას შორის. ბიოლუმინესცენცია ევოლუციური ისტორიის განმავლობაში 40-ჯერ მეტჯერ წარმოიშვა .
არისტოტელეც და პლინიუს უფროსიც აღნიშნავენ , რომ ნესტიანი ხე ზოგჯერ ნათებას ასხივებს. მრავალი საუკუნის შემდეგ რობერტ ბოილმა აჩვენა, რომ ამ პროცესში ჟანგბადი მონაწილეობდა ხეში, თევზებსა და ციცინათელებში. მხოლოდ მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს იქნა ბიოლუმინესცენცია სათანადოდ გამოკვლეული. ეს ფენომენი ფართოდ არის გავრცელებული ცხოველთა ჯგუფებში, განსაკუთრებით საზღვაო გარემოში. ხმელეთზე ის გვხვდება სოკოებში, ბაქტერიებსა და უხერხემლოთა ზოგიერთ ჯგუფში , მათ შორის მწერებში .
ცხოველების მიერ ბიოლუმინესცენციის გამოყენება მოიცავს კონტრგანათებით შენიღბვას, სხვა ცხოველების მიმიკრიას , მაგალითად, მსხვერპლის მოსაზიდად და იმავე სახეობის სხვა ინდივიდებისთვის სიგნალის გადაცემას , მაგალითად, მეწყვილეების მოსაზიდად. ლაბორატორიაში, ლუციფერაზაზე დაფუძნებული სისტემები გამოიყენება გენეტიკურ ინჟინერიასა და ბიოსამედიცინო კვლევებში.
ქვანახშირის მაღაროებში გამოსაყენებელი დამცავი ნათურის შემუშავებამდე , ბრიტანეთსა და ევროპაში გამხმარი თევზის კანი გამოიყენებოდა სინათლის სუსტ წყაროდ. განათების ეს ექსპერიმენტული ფორმა თავიდან აგვაცილებდა სანთლების გამოყენების აუცილებლობას, რაც ცეცხლოვანი ნათურის აფეთქების რისკს ქმნიდა .1920 წელს ამერიკელმა ზოოლოგმა ე. ნიუტონ ჰარვიმ გამოაქვეყნა მონოგრაფია „ ცხოველთა სინათლის ბუნება“ , რომელშიც ბიოლუმინესცენციის შესახებ ადრეული ნაშრომები იყო შეჯამებული. ჰარვი აღნიშნავს, რომ არისტოტელე ახსენებს მკვდარი თევზებისა და ხორცის მიერ წარმოქმნილ სინათლეს და რომ როგორც არისტოტელე, ასევე პლინიუს უფროსი (თავის „ბუნების ისტორიაში “) ახსენებენ ნესტიანი ხის სინათლეს. იგი აღნიშნავს, რომ რობერტ ბოილმა ექსპერიმენტები ჩაატარა ამ სინათლის წყაროებზე და აჩვენა, რომ როგორც მათ, ასევე ციცინათელას სინათლის წარმოსაქმნელად ჰაერი სჭირდებათ. ჰარვი აღნიშნავს, რომ 1753 წელს ჯ. ბეიკერმა შოლტილუკა „ მანათობელ ცხოველად“ მოიხსენია, რომელიც „შეუიარაღებელი თვალითაც კი ძლივს ჩანს“ , ხოლო 1854 წელს იოჰან ფლორიან ჰელერმა (1813–1871) სოკოების ძაფები ( ჰიფები ) მკვდარ ხეში სინათლის წყაროდ მოიხსენია.
ჯეიმს ჰინგსტონ ტაკიმ , 1818 წელს ზაირში ექსპედიციის შესახებ გამოქვეყნებულ თავის წიგნში „ნარატივში“ , აღწერა ლუმინესცენციის გამომწვევი ცხოველების დაჭერა. იგი ახსენებს პელუციდებს, კიბოსნაირებს (რომლებსაც წყლის რძისფერ სითეთრეს მიაწერს) და კიბოს (კრევეტები და კიბორჩხალები). მიკროსკოპის ქვეშ მან აღწერა ტვინში არსებული „მანათობელი თვისება“, რომელიც „დიდი ქინძისთავის თავის ზომის უდიდეს ამეთვისტოს“ წააგავს.
ჩარლზ დარვინმა ზღვაში ბიოლუმინესცენცია შენიშნა და თავის დღიურში აღწერა :
ერთ ძალიან ბნელ ღამეს, ამ განედებში ნაოსნობისას, ზღვა საოცარ და ულამაზეს სანახაობას წარმოადგენდა. სუფთა ნიავი უბერავდა და ზედაპირის ყოველი ნაწილი, რომელიც დღისით ქაფად აღიქმებოდა, ახლა ფერმკრთალი შუქით ანათებდა. გემს ცხვირის წინ თხევადი ფოსფორის ორი ტალღა მიჰქონდა, კვალდაკვალ კი რძისფერი ტალღა მოჰყვებოდა. რამდენადაც თვალი აღწევდა, ყველა ტალღის მწვერვალი კაშკაშა იყო და ჰორიზონტის ზემოთ ცა, ამ მკრთალი ცეცხლის არეკლილი შუქისგან, ისე ბუნდოვანი არ იყო, როგორც ცის დანარჩენ ნაწილზე.
დარვინმა ასევე დააკვირდა მანათობელ „დიანას გვარის მედუზას“ და აღნიშნა, რომ: „როდესაც ტალღები კაშკაშა მწვანე ნაპერწკლებით ბრწყინავენ, მე ვფიქრობ, რომ ეს ძირითადად პაწაწინა კიბოსნაირებით არის გამოწვეული. თუმცა, ეჭვგარეშეა, რომ ბევრი სხვა პელაგიური ცხოველი, როდესაც ცოცხალია, ფოსფორესცენტულია“. მან ივარაუდა, რომ ამის მიზეზი, სავარაუდოდ, „ატმოსფეროს დარღვეული ელექტრული მდგომარეობა“ იყო. დენიელ პოლი აღნიშნავს, რომ დარვინი „თავისი ვარაუდების უმეტესობაში გაუმართლა, მაგრამ არა აქ“, და აღნიშნავს, რომ ბიოქიმია ძალიან ცოტა იყო ცნობილი და რომ ჩართული ზღვის ცხოველების რთული ევოლუცია „ძალიან რთული იქნებოდა დასამშვიდებლად“.
ბიოლუმინესცენციამ ცივი ომის დროს აშშ-ის საზღვაო ძალების ყურადღება მიიპყრო , რადგან ზოგიერთ წყლებში წყალქვეშა ნავებს შეეძლოთ საკმარისად კაშკაშა კვალის შექმნა მათი აღმოსაჩენად; პირველი მსოფლიო ომის დროს გერმანული წყალქვეშა ნავი ჩაიძირა , რომელიც ამ გზით იქნა აღმოჩენილი. საზღვაო ძალები დაინტერესებული იყვნენ იმის პროგნოზირებით, თუ როდის იქნებოდა შესაძლებელი ასეთი აღმოჩენა და შესაბამისად, საკუთარი წყალქვეშა ნავების აღმოჩენის თავიდან ასაცილებლად წარმართვით.
ბიოლუმინესცენციის მეთოდით ნავიგაციის შესახებ ანეკდოტებს შორისაა Apollo 13-ის ასტრონავტი ჯიმ ლოველის მიერ მოთხრობილი ისტორიები , რომელმაც საზღვაო ძალების პილოტის რანგში თავის ავიამზიდ USS Shangri-La- მდე დაბრუნების გზა იპოვა , როდესაც მისი ნავიგაციის სისტემები გაფუჭდა. სალონის განათების გამორთვის შემდეგ, მან დაინახა ხომალდის მანათობელი კვალი და შეძლო გემისკენ ფრენა და უსაფრთხოდ დაშვება.
ფრანგმა ფარმაკოლოგმა რაფაელ დიუბუამ მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს ბიოლუმინესცენციაზე მუშაობა ჩაატარა. მან შეისწავლა კლიკა ხოჭოები ( Pyrophorus ) და ზღვის ორსაგდულიანი მოლუსკი Pholas dactylus . მან უარყო ძველი იდეა, რომ ბიოლუმინესცენცია ფოსფორისგან მოდიოდა და აჩვენა, რომ ეს პროცესი დაკავშირებული იყო კონკრეტული ნაერთის, რომელსაც მან ლუციფერინი უწოდა , ფერმენტის მიერ დაჟანგვასთან . მან ჰარვის სიფონები გაუგზავნა შაქარში შენახული მოლუსკიდან. ჰარვი ბიოლუმინესცენციით დაინტერესდა სამხრეთ წყნარ ოკეანესა და იაპონიაში ვიზიტისა და იქ ფოსფორესცენტული ორგანიზმების დაკვირვების შედეგად. ის ამ ფენომენს მრავალი წლის განმავლობაში სწავლობდა. მისი კვლევის მიზანი იყო იმის დემონსტრირება, რომ ლუციფერინი და მასზე მოქმედი ფერმენტები, რომლებიც სინათლის წარმოქმნას ახდენენ, სახეობებს შორის ურთიერთშემცვლელი იყო, რაც აჩვენებს, რომ ყველა ბიოლუმინესცენტურ ორგანიზმს საერთო წინაპარი ჰყავდა. თუმცა, მან ეს ჰიპოთეზა მცდარად მიიჩნია, რადგან სხვადასხვა ორგანიზმს მნიშვნელოვანი განსხვავებები ჰქონდა სინათლის წარმომქმნელი ცილების შემადგენლობაში. შემდეგი 30 წელი მან კომპონენტების გაწმენდასა და შესწავლას მიუძღვნა, თუმცა ახალგაზრდა იაპონელ ქიმიკოს ოსამუ შიმომურას ერგო პირველი, ვინც კრისტალური ლუციფერინი მიიღო. მან გამოიყენა ზღვის ციცინათელა Vargula hilgendorfii , თუმცა კიდევ ათი წელი დასჭირდა ქიმიური ნივთიერების სტრუქტურის აღმოჩენას და 1957 წელს თავისი ნაშრომის „კრისტალური ციპრიდინა ლუციფერინი“ გამოქვეყნებას . შიმომურამ, მარტინ ჩალფიმ და როჯერ ი. ციენმა 2008 წელს ქიმიის დარგში ნობელის პრემია მოიპოვეს 1961 წელს მწვანე ფლუორესცენტული ცილის, როგორც ბიოლოგიური კვლევის ინსტრუმენტის აღმოჩენისა და განვითარებისთვის .
ჰარვიმ 1957 წელს დაწერა დეტალური ისტორიული ნაშრომი ლუმინესცენციის ყველა ფორმის შესახებ. ცოტა ხნის წინ გამოიცა განახლებული წიგნი ბიოლუმინესცენციის შესახებ, რომელიც ასევე მოიცავს მეოცე და ოცდამეერთე საუკუნის დასაწყისს.
ევოლუცია
1932 წელს ენ ჰარვი იყო ერთ-ერთი პირველი, ვინც წამოაყენა მოსაზრება, თუ როგორ შეიძლებოდა ბიოლუმინესცენციის ევოლუცია. ამ ადრეულ ნაშრომში მან ივარაუდა, რომ პროტობიოლუმინესცენცია შესაძლოა წარმოიშვა რესპირატორული ჯაჭვის ცილებიდან, რომლებიც შეიცავენ ფლუორესცენტურ ჯგუფებს. ეს ჰიპოთეზა მას შემდეგ უარყოფილია, მაგრამ მან გამოიწვია მნიშვნელოვანი ინტერესი ფენომენის წარმოშობის მიმართ. დღესდღეობით, ორი გაბატონებული ჰიპოთეზა (ორივე ეხება ზღვის ბიოლუმინესცენციას) არის ჰოვარდ სელიგერის მიერ 1993 წელს და რისის და სხვების მიერ 1998 წელს წამოყენებული ჰიპოთეზები.
სელიგერის თეორია ლუციფერაზას ფერმენტებს ბიოლუმინესცენტური სისტემების ევოლუციის კატალიზატორად ასახელებს. ის ვარაუდობს, რომ ლუციფერაზების თავდაპირველი დანიშნულება შერეული ფუნქციის მქონე ოქსიგენაზების როლის შესრულება იყო. როდესაც მრავალი სახეობის ადრეული წინაპრები უფრო ღრმა და ბნელ წყლებში გადავიდნენ, ბუნებრივი გადარჩევა ხელს უწყობდა თვალის მგრძნობელობის გაზრდას და ვიზუალური სიგნალების გაძლიერებას. თუ გადარჩევა ხელს შეუწყობდა ოქსიგენაზას ფერმენტის მუტაციას, რომელიც აუცილებელია პიგმენტური მოლეკულების (მოლეკულები, რომლებიც ხშირად ასოცირდება ლაქებთან, რომლებიც გამოიყენება მეწყვილეების მოსაზიდად ან მტაცებლის ყურადღების გადასატანად) დაშლისთვის, საბოლოოდ, ამან შეიძლება გამოიწვიოს ქსოვილებში გარეგანი ლუმინესცენცია.
რისი და სხვები იყენებენ ზღვის ლუციფერინ კოელენტერაზინისგან შეგროვებულ მტკიცებულებებს იმის დასამტკიცებლად, რომ ლუციფერინებზე მოქმედი სელექცია შესაძლოა წარმოიშვა ოკეანის ორგანიზმების პოტენციურად მავნე რეაქტიული ჟანგბადის სახეობებისგან (მაგ. H 2 O 2 და O 2 − ) დასაცავად ზეწოლის შედეგად. ანტიოქსიდანტურიდან ბიოლუმინესცენციაზე ფუნქციური გადასვლა სავარაუდოდ მოხდა მაშინ, როდესაც ანტიოქსიდანტური დაცვის სელექციის სიძლიერე შემცირდა, რადგან ადრეული სახეობები წყლის სვეტში უფრო ღრმად გადაადგილდნენ. უფრო დიდ სიღრმეზე ROS-ის ზემოქმედება მნიშვნელოვნად დაბალია, ისევე როგორც ROS-ის ენდოგენური წარმოება მეტაბოლიზმის გზით.
თავდაპირველად პოპულარული სელიგერის თეორია ეჭვქვეშ დადგა, განსაკუთრებით რისის მიერ შესწავლილი ბიოქიმიური და გენეტიკური მტკიცებულებების საფუძველზე. თუმცა, რაც ნათელია, არის ის, რომ ბიოლუმინესცენცია დამოუკიდებლად განვითარდა მინიმუმ 40-ჯერ. [ 25 ] თევზებში ბიოლუმინესცენცია, სულ მცირე, ცარცული პერიოდისთვის დაიწყო. დაახლოებით 1500 სახეობის თევზი ცნობილია, როგორც ბიოლუმინესცენციური; ეს უნარი დამოუკიდებლად განვითარდა მინიმუმ 27-ჯერ. აქედან 17 მოიცავდა ბიოლუმინესცენტური ბაქტერიების შეწოვას მიმდებარე წყლიდან, ხოლო დანარჩენებში შინაგანი სინათლე ქიმიური სინთეზის გზით განვითარდა. ეს თევზები გასაოცრად მრავალფეროვანი გახდნენ ღრმა ოკეანში და აკონტროლებენ თავიანთ სინათლეს ნერვული სისტემის დახმარებით, იყენებენ მას არა მხოლოდ მსხვერპლის მოსატყუებლად ან მტაცებლებისგან დასამალად, არამედ კომუნიკაციისთვისაც.
ყველა ბიოლუმინესცენტურ ორგანიზმს აერთიანებს ის, რომ „ლუციფერინისა“ და ჟანგბადის რეაქციას ლუციფერაზა კატალიზებს სინათლის წარმოსაქმნელად. მაკელროიმ და სელიგერმა 1962 წელს ივარაუდეს, რომ ბიოლუმინესცენტური რეაქცია განვითარდა ჟანგბადის დეტოქსიკაციისთვის, ფოტოსინთეზის პარალელურად.
ბიოლუმინესცენცია დამოუკიდებლად განვითარდა სულ მცირე 94-ჯერ, პირველად რვაკორალებში დაახლოებით 540 მილიონი წლის წინ გაჩნდა. ის დამოუკიდებლად განვითარდა 27-ჯერ სხივფარფლიან თევზებში. მათგან ყველაზე ძველი, როგორც ჩანს, Stomiiformes და Myctophidae-ა. ზვიგენებში ის მხოლოდ ერთხელ განვითარდა. [ 32 ] რვაკორალის გენომური ანალიზი მიუთითებს, რომ მათი წინაპარი ბიოლუმინესცენციას განიცდიდა 540 მილიონი წლის წინ.
ქიმიური მექანიზმი
ბიოლუმინესცენცია ქემილუმინესცენციის ფორმაა , სადაც ქიმიური რეაქციის შედეგად სინათლის ენერგია გამოიყოფა. ეს რეაქცია მოიცავს სინათლის გამოსხივების პიგმენტს, ლუციფერინს , და ლუციფერაზას , ფერმენტის კომპონენტს. ლუციფერინის/ლუციფერაზას კომბინაციების მრავალფეროვნების გამო, ქიმიურ მექანიზმში ძალიან ცოტა საერთოა. ამჟამად შესწავლილი სისტემებიდან, გამაერთიანებელი მექანიზმი მოლეკულური ჟანგბადის როლია ; ხშირად ხდება ნახშირორჟანგის (CO2 ) ერთდროული გამოყოფა . მაგალითად, ციცინათელას ლუციფერინის/ლუციფერაზას რეაქციას სჭირდება მაგნიუმი და ატფ და წარმოქმნის CO2- ს , ადენოზინ მონოფოსფატს (AMP) და პიროფოსფატს (PP) ნარჩენ პროდუქტებად. შეიძლება საჭირო გახდეს სხვა კოფაქტორებიც, როგორიცაა კალციუმი (Ca2 + ) ფოტოპროტეინ აეკვორინისთვის , ან მაგნიუმის (Mg2 + ) იონები და ატფ ციცინათელას ლუციფერაზასთვის . აღგზნებული მდგომარეობის მოლეკულების წარმოქმნა ყოველთვის გულისხმობს ორგანული პეროქსიდების დაშლას . ზოგადად, ლუციფერინის/ლუციფერაზას რეაქცია შეიძლება აღიწეროს შემდეგნაირად:
- ლუციფერინი + O2ოქსილუციფერინი + სინათლის ენერგია
![{\displaystyle {{}\mathrel {\xrightarrow[{\text{სხვა კოფაქტორები}}]{\text{ლუციფერაზა}}} {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7fc548f6e38ad4d0d3e96ade1fcfb5a2008d5376)
ლუციფერაზას ნაცვლად, მედუზა Aequorea victoria იყენებს სხვა ტიპის ცილას, რომელსაც ფოტოპროტეინი ეწოდება , ამ შემთხვევაში კონკრეტულად აეკვორინს . როდესაც კალციუმის იონებს ემატება, სწრაფი კატალიზი ქმნის მოკლე ციმციმს, რომელიც საკმაოდ განსხვავდება ლუციფერაზას მიერ წარმოქმნილი ხანგრძლივი ციმციმისგან. მეორე, გაცილებით ნელ ეტაპზე, ლუციფერინი რეგენერირებულია დაჟანგული (ოქსილუციფერინი) ფორმიდან, რაც საშუალებას აძლევს მას ხელახლა გაერთიანდეს აეკვორინთან, შემდგომი ციმციმისთვის მოსამზადებლად. ამრიგად, ფოტოპროტეინები ფერმენტებია , მაგრამ უჩვეულო რეაქციის კინეტიკით. გარდა ამისა, კალციუმის იონებთან კონტაქტში აეკვორინის მიერ გამოყოფილი ლურჯი სინათლის ნაწილი შეიწოვება მწვანე ფლუორესცენტული ცილით , რომელიც თავის მხრივ გამოყოფს მწვანე სინათლეს პროცესში, რომელსაც რეზონანსული ენერგიის გადაცემა ეწოდება .
ევოლუციის პროცესში ლუციფერინები მცირედ განსხვავდებიან: ერთ-ერთი მათგანი, კოელენტერაზინი , არის სინათლის გამოსხივების პიგმენტი ცხრა ტიპისთვის (ძალიან განსხვავებული ორგანიზმების ჯგუფები), მათ შორის პოლიცისტინური რადიოლარიების , ცერკოზოების ( Phaeodaria ), უმარტივესების , სავარცხლისებრი ჟელეების , კნიდარიების , მათ შორის მედუზებისა და მარჯნების , კიბოსნაირების , მოლუსკების , ისრისებრი ჭიების და ხერხემლიანების ( სხივფარფლიანი თევზების ) ჩათვლით. ყველა ეს ორგანიზმი არ სინთეზირებს კოელენტერაზინს: ზოგიერთი მათგანი მას საკვებით იღებს. პირიქით, ლუციფერაზას ფერმენტები მნიშვნელოვნად განსხვავდება და თითოეულ სახეობაში, როგორც წესი, განსხვავებულია.
განაწილება
ბიოლუმინესცენცია ფართოდ გვხვდება ცხოველებში, განსაკუთრებით ღია ზღვაში, მათ შორის თევზებში , მედუზებში , სავარცხლიან ჟელეებში , კიბოსნაირებსა და თავფეხიან მოლუსკებში; ზოგიერთ სოკოსა და ბაქტერიაში ; და სხვადასხვა ხმელეთის უხერხემლოებში, რომელთაგან თითქმის ყველა ხოჭოა . საზღვაო სანაპირო ჰაბიტატებში, ორგანიზმების დაახლოებით 2.5%, სავარაუდოდ, ბიოლუმინესცენტურია, მაშინ როდესაც აღმოსავლეთ წყნარი ოკეანის პელაგიურ ჰაბიტატებში, ღრმა ზღვის ცხოველების ძირითადი ტაქსონების დაახლოებით 76% აღმოჩენილია სინათლის გამომუშავების უნარით. 700-ზე მეტი ცხოველის გვარი დაფიქსირდა სინათლის გამომუშავების სახეობებით. საზღვაო სინათლის გამოსხივების უმეტესობა ლურჯ და მწვანე სინათლის სპექტრშია . თუმცა, ზოგიერთი ფხვიერი ყბის მქონე თევზი ასხივებს წითელ და ინფრაწითელ სინათლეს, ხოლო Tomopteris-ის გვარი ასხივებს ყვითელ სინათლეს.
ყველაზე ხშირად გვხვდება ბიოლუმინესცენტური ორგანიზმები, რომლებიც ზღვის ზედაპირულ ფენებში დინოფლაგელატებია და რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მოციმციმე ლუმინესცენციაზე, რომელიც ზოგჯერ ღამით შეინიშნება შეშფოთებულ წყალში. ამ ფიტოპლანქტონის სულ მცირე 18 გვარი ავლენს სიკაშკაშეს. ლუმინესცენტური დინოფლაგელატების ეკოსისტემები წარმოდგენილია თბილი წყლის ლაგუნებსა და ყურეებში, რომლებსაც ოკეანეში ვიწრო გასასვლელი აქვთ. განსხვავებული ეფექტია ოკეანის ათასობით კვადრატული მილი, რომელიც ანათებს ბიოლუმინესცენტური ბაქტერიების მიერ წარმოქმნილი სინათლით, რომელიც ცნობილია როგორც მარელი ან რძიანი ზღვის ეფექტი .
პელაგიური ზონა
ბიოლუმინესცენცია უხვადაა პელაგიურ ზონაში, ყველაზე მეტი კონცენტრაციით სინათლისგან თავისუფალ სიღრმეებსა და ღამით ზედაპირულ წყლებში. ეს ორგანიზმები ღამით მონაწილეობენ დღიურ ვერტიკალურ მიგრაციაში ბნელი სიღრმეებიდან ზედაპირზე, რაც ბიოლუმინესცენტური ორგანიზმების პოპულაციას პელაგიური წყლის სვეტის გასწვრივ ანაწილებს. პელაგიურ ზონაში სხვადასხვა სიღრმეში ბიოლუმინესცენციის გავრცელება მიეწერება მტაცებლობით გამოწვეული სელექციური ზეწოლას და ღია ზღვაში დასამალი ადგილების ნაკლებობას. სიღრმეებში, სადაც მზის შუქი არასდროს აღწევს, ხშირად 200 მეტრზე დაბლა, ბიოლუმინესცენციის მნიშვნელობა აშკარაა ორგანიზმებისთვის ფუნქციური თვალების შენარჩუნებით ბიოლუმინესცენციის აღმოსაჩენად. [ 44 ]
ბაქტერიული სიმბიოზები
ორგანიზმები ხშირად თავად წარმოქმნიან ბიოლუმინესცენციას, იშვიათად წარმოქმნიან მას გარე ფენომენებიდან. თუმცა, არის შემთხვევები, როდესაც ბიოლუმინესცენციას წარმოქმნიან ბაქტერიული სიმბიონტები, რომლებსაც სიმბიოზური ურთიერთობა აქვთ მასპინძელ ორგანიზმთან. მიუხედავად იმისა, რომ საზღვაო გარემოში ბევრი მანათობელი ბაქტერია თავისუფლად ცხოვრობს, უმრავლესობა გვხვდება სიმბიოზურ ურთიერთობებში, რომლებიც მასპინძლებად თევზებს, კალმარებს, კიბოსნაირებს და ა.შ. მოიცავს. მანათობელი ბაქტერიების უმეტესობა ზღვაში ბინადრობს, სადაც დომინირებს Photobacterium და Vibrio . [ 45 ]
სიმბიოზურ ურთიერთობაში ბაქტერია სარგებლობს საკვების წყაროსა და ზრდის თავშესაფრის ქონით. მასპინძლები ამ ბაქტერიულ სიმბიონტებს იღებენ ან გარემოდან, ქვირითობის დროს , ან მანათობელი ბაქტერია მასპინძელთან ერთად ევოლუციის პროცესშია. კოევოლუციური ურთიერთქმედებები ვარაუდობენ, რადგან მასპინძელი ორგანიზმების ანატომიური ადაპტაციები მხოლოდ გარკვეული მანათობელი ბაქტერიებისთვის გახდა სპეციფიკური, რაც საკმარისია ბიოლუმინესცენციის ეკოლოგიური დამოკიდებულებისთვის.
ბენთური ზონა
ბიოლუმინესცენცია ფართოდ არის შესწავლილი მეზოპელაგიურ ზონაში განლაგებულ სახეობებს შორის, თუმცა მეზოპელაგიურ სიღრმეებში არსებული ბენთოსური ზონა ფართოდ უცნობი რჩება. მეზოპელაგიურ სიღრმეებში არსებული ბენთოსური ჰაბიტატებიც ცუდად არის შესწავლილი იმავე შეზღუდვების გამო. პელაგიური ზონისგან განსხვავებით, სადაც ღია ზღვაში სინათლის გამოსხივება შეუფერხებელია, ბენთოსურ ზონაში ბიოლუმინესცენციის არსებობა ნაკლებად გავრცელებულია. ეს მიეწერება გამოსხივებული სინათლის ბლოკირებას რიგი წყაროების მიერ, როგორიცაა ზღვის ფსკერი და არაორგანული და ორგანული სტრუქტურები. ვიზუალური სიგნალები და კომუნიკაცია, რომელიც გავრცელებულია პელაგიურ ზონაში, როგორიცაა კონტრ-განათება, შეიძლება არ იყოს ფუნქციონალური ან რელევანტური ბენთოსურ სფეროში. ბათიალური ბენთოსური სახეობების ბიოლუმინესცენცია კვლავ ცუდად არის შესწავლილი ამ სიღრმეებში სახეობების შეგროვების სირთულეების გამო.
გამოყენება ბუნებაში
ბიოლუმინესცენციას სხვადასხვა ტაქსონში რამდენიმე ფუნქცია აქვს. სტივენ ჰედოკი და სხვები (2010) ზღვის ორგანიზმებში მეტ-ნაკლებად განსაზღვრულ ფუნქციებად ჩამოთვლიან შემდეგს: შეშინების, კონტრგანათების (შენიღბვის), არასწორი მიმართულების (კვამლის ფარდის) დამცავი ფუნქციები, სხეულის ნაწილების ყურადღების გამფანტველი ფუნქცია, ქურდობის სიგნალიზაცია (რაც მტაცებლებს უფრო მაღალი მტაცებლებისთვის უფრო ადვილად შესამჩნევს ხდის) და გაფრთხილება მოსახლეების შესაჩერებლად; შეტევითი ფუნქციები: მსხვერპლის მოტყუება, გაოგნება ან დაბნევა, მსხვერპლის განათება და მეწყვილის მიზიდვა/ამოცნობა. მკვლევარებისთვის გაცილებით ადვილია იმის დადგენა, შეუძლია თუ არა სახეობას სინათლის გამომუშავება, ვიდრე ქიმიური მექანიზმების ანალიზი ან იმის დამტკიცება, თუ რა ფუნქციას ასრულებს სინათლე. ზოგიერთ შემთხვევაში ფუნქცია უცნობია, როგორც ეს ხდება ჭიაყელას ( Oligochaeta ) სამი ოჯახის სახეობებში , როგორიცაა Diplocardia longa , სადაც ცელომის სითხე წარმოქმნის სინათლეს, როდესაც ცხოველი მოძრაობს. შემდეგი ფუნქციები საკმაოდ კარგად არის დადგენილი დასახელებულ ორგანიზმებში.
კონტრგანათების შენიღბვა
ღირსშესანიშნაობა
ბიოლუმინესცენცია გამოიყენება სხვადასხვა გზით და სხვადასხვა მიზნით. ცირატის ფორმის რვაფეხა Stauroteuthis syrtensis ასხივებს ბიოლუმინესცენციას თავისი მწოველი სტრუქტურებიდან. ითვლება, რომ ეს სტრუქტურები განვითარდა რვაფეხა მწოველებისგან, რომლებიც უფრო ფართოდ არის ცნობილი. მათ არ აქვთ იგივე ფუნქცია, რაც ჩვეულებრივ მწოველებს, რადგან ფოტოფორების ევოლუციის გამო მათ აღარ აქვთ დამუშავების ან მოჭიდების უნარი . ფოტოფორების განთავსება ცხოველებისთვის პირის ღრუს მიუწვდომელ ადგილასაა, რაც მკვლევარებს აფიქრებინებს, რომ ის იყენებს ბიოლუმინესცენციას მსხვერპლის დასაჭერად და მოსატყუებლად.
ციცინათელები სინათლეს იყენებენ მეწყვილეების მოსაზიდად . სახეობების მიხედვით, ორი სისტემაა ჩართული; ერთში მდედრები მუცლიდან გამოყოფენ სინათლეს მამრების მოსაზიდად; მეორეში კი მფრინავი მამრები გამოსცემენ სიგნალებს, რომლებზეც ზოგჯერ უმოძრაო მდედრები რეაგირებენ. კლიკინგისებრი ხოჭოები ფრენისას მუცლიდან ნარინჯისფერ სინათლეს გამოსცემენ, ხოლო მკერდიდან მწვანე სინათლეს, როდესაც მათ ხელს უშლიან ან მიწაზე მოძრაობენ. პირველი, სავარაუდოდ, სექსუალური მიმზიდველობის საშუალებაა, მაგრამ მეორე შეიძლება თავდაცვითი იყოს. კლიკინგისებრი ხოჭოს Pyrophorus nyctophanus- ის ლარვები ბრაზილიაში ტერმიტების ბორცვების ზედაპირულ ფენებში ცხოვრობენ. ისინი ბორცვებს ანათებენ კაშკაშა მომწვანო ელფერის გამოყოფით, რომელიც იზიდავს მფრინავ მწერებს, რომლითაც ისინი იკვებებიან.
საზღვაო გარემოში, ლუმინესცენციის გამოყენება პარტნიორის მოსაზიდად ძირითადად ცნობილია ოსტრაკოდებში , პატარა კრევეტების მსგავს კიბოსნაირებში , განსაკუთრებით კი ციპრიდიდების ოჯახში . ფერომონები შეიძლება გამოყენებულ იქნას შორ მანძილზე კომუნიკაციისთვის, ბიოლუმინესცენცია კი გამოიყენება ახლო მანძილზე, რათა პარტნიორებმა „სახლში“ შეაღწიონ. პოლიქეტული ჭია, ბერმუდის ცეცხლის ჭია , სავსე მთვარის შემდეგ რამდენიმე ღამეს, მოკლე სანახაობას ქმნის, როდესაც მდედრი ანათებს მამრების მოსაზიდად.
თავდაცვა
_(20674653149).jpg)
ბიოლუმინესცენტური ორგანიზმების დაცვის მექანიზმები შეიძლება მრავალი ფორმით გამოვლინდეს; მსხვერპლის შეშინება, საპირისპირო განათება, კვამლის ფარდა ან არასწორი მიმართულება, ყურადღების გამფანტველი სხეულის ნაწილები, ქურდობის სიგნალიზაცია, მსხვერპლშეწირვის ნიშანი ან გამაფრთხილებელი შეფერილობა. კრევეტების ოჯახი Oplophoridae Dana თავის ბიოლუმინესცენციას იყენებს მათზე მდევნელი მტაცებლის შეშინების მიზნით. Acanthephyra purpurea , Oplophoridae ოჯახში, იყენებს თავის ფოტოფორებს სინათლის გამოსასხივებლად და შეუძლია ბიოლუმინესცენტური ნივთიერების გამოყოფა მტაცებლის თანდასწრებით. ეს სეკრეციის მექანიზმი გავრცელებულია მსხვერპლ თევზებში.
ბევრი თავაფოსტო , მათ შორის კალმარის სულ მცირე 70 გვარი , ბიოლუმინესცენტურია. ზოგიერთი კალმარი და პატარა კიბოსნაირნი ბიოლუმინესცენტურ ქიმიურ ნარევებს ან ბაქტერიულ სუსპენზიებს ისევე იყენებენ, როგორც ბევრი კალმარი მელანს . ლუმინესცენტური მასალის ღრუბელი გამოიტყორცნება, რაც პოტენციურ მტაცებელს ყურადღებას აფანატებს ან იგერიებს, სანამ ცხოველი უსაფრთხო ადგილას გაიქცევა. ღრმა ზღვის კალმარმა Octopoteuthis deletron-მა შეიძლება ავტომატიზირება მოახდინოს თავისი მკლავების იმ ნაწილების, რომლებიც მანათობელია და აგრძელებს კანკალს და ციმციმს, რითაც ყურადღებას აფანატებს მტაცებელს, სანამ ცხოველი გაქცევას აპირებს.
დინოფლაგელატები შეიძლება იყენებდნენ ბიოლუმინესცენციას მტაცებლებისგან თავდაცვისთვის . თუმცა, კონკრეტული ახსნა, თუ რატომ აშინებთ მტაცებლებს ბიოლუმინესცენცია, ჯერ კიდევ საკამათოა. დინოფლაგელატები ანათებენ მტაცებლის აღმოჩენისას, რაც შესაძლოა თავად მტაცებელს უფრო დაუცველს ხდის მაღალი ტროფიკული დონიდან მტაცებლების ყურადღების მიპყრობით (უფრო ცნობილი როგორც „ქურდობის განგაშის ჰიპოთეზა“). სხვა შესაძლებლობები მოიცავს ბიოლუმინესცენციის გამოყენებას მტაცებლების დეზორიენტაციისთვის ან აპოსემატური სიგნალის სახით შესაძლო ტოქსიკურობის შესახებ გასაფრთხილებლად. ძოვებისას კოპეპოდები გამოყოფენ ნებისმიერ ფიტოპლანქტონის უჯრედს, რომელიც ციმციმებს, დაუზიანებლად; თუ მათ შეჭამდნენ, ისინი კოპეპოდებს ანათებდნენ, რაც მტაცებლებს მიიზიდავდა, ამიტომ ფიტოპლანქტონის ბიოლუმინესცენცია თავდაცვითი ფუნქციას ასრულებს. კუჭის შიგთავსის გაბრწყინების პრობლემა მოგვარებულია (და ახსნა დადასტურებულია) მტაცებელ ღრმა ზღვის თევზებში: მათ კუჭს აქვს შავი გარსი, რომელიც ხელს უშლის სინათლეს ნებისმიერი ბიოლუმინესცენტური თევზის მსხვერპლისგან, რომელიც მათ გადაყლაპეს, უფრო დიდი მტაცებლების მიზიდვისგან.
ზღვის ციცინათელა პატარა კიბოსნაირაა, რომელიც ნალექში ცხოვრობს. მოსვენების დროს ის მკრთალ ნათებას ასხივებს, მაგრამ შეშფოთების შემთხვევაში ის სწრაფად იფანტება და მტაცებლის დასაბნევად ცისფერი სინათლის ღრუბელს ტოვებს. მეორე მსოფლიო ომის დროს ის იაპონიის არმიის მიერ საიდუმლო ოპერაციების დროს სინათლის წყაროდ გამოსაყენებლად შეაგროვეს და გააშრეს.
რკინიგზის ჭიაყელების ( Phrixothrix ) ლარვებს სხეულის თითოეულ სეგმენტზე აქვთ დაწყვილებული ფოტოორგანოები, რომლებსაც შეუძლიათ მწვანე შუქის გამოსხივება; ითვლება, რომ მათ თავდაცვითი დანიშნულება აქვთ. მათ ასევე აქვთ ორგანოები თავზე, რომლებიც წითელ შუქს გამოყოფენ; ისინი ერთადერთი ხმელეთის ორგანიზმები არიან, რომლებიც ამ ფერის შუქს გამოყოფენ.
გაფრთხილება
აპოსემატიზმი ბიოლუმინესცენციის ფართოდ გამოყენებული ფუნქციაა, რომელიც გვაფრთხილებს, რომ შესაბამისი არსება არასასიამოვნოა. ვარაუდობენ, რომ ციცინათელას ლარვები მტაცებლების მოსაგერიებლად ანათებენ; ზოგიერთი მრავალფეხა კი იმავე მიზნით ანათებს. ითვლება, რომ ზოგიერთი ზღვის ორგანიზმი სინათლეს მსგავსი მიზეზით ასხივებს. ესენია ქერცლიანი ჭიები , მედუზები და მყიფე ვარსკვლავები , მაგრამ ლუმინესცენციის ფუნქციის სრულად დასადგენად საჭიროა შემდგომი კვლევა. ასეთი მექანიზმი განსაკუთრებით სასარგებლო იქნებოდა რბილტანიანი კნიდარიებისთვის , თუ ისინი ამ გზით შეძლებდნენ მტაცებლობის შეკავებას. ლიმპეტი Latia neritoides ერთადერთი ცნობილი მტკნარი წყლის გასტროპოდია , რომელიც სინათლეს ასხივებს. ის წარმოქმნის მომწვანო ლუმინესცენტურ ლორწოს , რომელსაც შეიძლება ჰქონდეს მტაცებლების საწინააღმდეგო ფუნქცია. ზღვის ლოკოკინა Hinea brasiliana იყენებს სინათლის ციმციმებს, სავარაუდოდ, მტაცებლების შესაკავებლად. ლურჯ-მწვანე სინათლე გამოდის გამჭვირვალე ნიჟარის მეშვეობით, რომელიც სინათლის ეფექტური დიფუზორის ფუნქციას ასრულებს.
კომუნიკაცია
კვორუმის შეგრძნების სახით კომუნიკაცია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბაქტერიების მრავალ სახეობაში ლუმინესცენციის რეგულირებაში. უჯრედგარე მცირე ზომის მოლეკულები ასტიმულირებენ ბაქტერიებს, ჩართონ სინათლის წარმომქმნელი გენები, როდესაც უჯრედების სიმკვრივე, რომელიც იზომება გამოყოფილი მოლეკულების კონცენტრაციით, მაღალია.
პიროსომები კოლონიური ტუნიკატებია და თითოეულ ზოოიდს შესასვლელი სიფონის ორივე მხარეს ლუმინესცენტური ორგანოების წყვილი აქვს. სინათლით სტიმულირებისას, ისინი ინთება და ქრება, რაც რიტმულ ციმციმს იწვევს. ზოოიდებს შორის ნეირონული გზა არ გადის, მაგრამ თითოეული რეაგირებს სხვა ინდივიდების მიერ გამომუშავებულ სინათლეზე და ახლომდებარე კოლონიებიდან წამოსულ სინათლეზეც კი. ზოოიდებს შორის სინათლის გამოსხივებით კომუნიკაცია ხელს უწყობს კოლონიის ძალისხმევის კოორდინაციას, მაგალითად, ცურვისას, სადაც თითოეული ზოოიდი მამოძრავებელი ძალის ნაწილს უზრუნველყოფს.
ზოგიერთი ბიოლუმინოზური ბაქტერია აინფიცირებს ნემატოდებს , რომლებიც პარაზიტირებენ ლეპიდოპტერას ლარვებზე. როდესაც ეს მუხლუხოები იღუპებიან, მათი სიკაშკაშე შეიძლება მტაცებლები მიიზიდოს მკვდარი მწერისკენ, რითაც ხელს უწყობს როგორც ბაქტერიების, ასევე ნემატოდების გავრცელებას. მსგავსი მიზეზი შეიძლება ხსნიდეს სოკოების მრავალ სახეობას, რომლებიც სინათლეს ასხივებენ. ამას აკეთებენ Armillaria , Mycena , Omphalotus , Panellus , Pleurotus და სხვა გვარის სახეობები, რომლებიც ჩვეულებრივ მომწვანო სინათლეს ასხივებენ მიცელიუმისგან , ქუდიდან და ლაყუჩებიდან . ამან შეიძლება მიიზიდოს ღამის მფრინავი მწერები და ხელი შეუწყოს სპორების გავრცელებას, მაგრამ შეიძლება სხვა ფუნქციებიც იყოს ჩართული.
Quantula striata ერთადერთი ცნობილი ბიოლუმინესცენტური ხმელეთის მოლუსკია. სინათლის იმპულსები გამოსხივდება ტერფის წინა მხარეს მდებარე ჯირკვლიდან და შესაძლოა ჰქონდეს კომუნიკაციური ფუნქცია, თუმცა ადაპტაციური მნიშვნელობა ბოლომდე შესწავლილი არ არის.
მიმიკრია
ბიოლუმინესცენციას სხვადასხვა ცხოველი იყენებს სხვა სახეობების იმიტაციისთვის . ღრმა ზღვის თევზების მრავალი სახეობა , როგორიცაა მეთევზე და დრაკონის თევზი, აგრესიულ მიმკრიას იყენებს მსხვერპლის მოსაზიდად . მათ თავზე აქვთ დანამატი , რომელსაც ესკა ეწოდება და რომელიც შეიცავს ბიოლუმინესცენტურ ბაქტერიებს, რომლებსაც შეუძლიათ ხანგრძლივი ნათების წარმოქმნა, რომლის კონტროლიც თევზს შეუძლია. მანათობელი ესკა ჩამოკიდებულია ან ირხევა, რათა პატარა ცხოველები თევზის დარტყმის მანძილზე მიიზიდოს.
ორცხობილა ზვიგენი ბიოლუმინესცენციას იყენებს ქვედა მხარის კონტრგანათებით შენიღბვისთვის, თუმცა მის გულმკერდის ფარფლებთან პატარა ლაქა მუქი რჩება და მის ქვეშ მოცურავე დიდი მტაცებელი თევზებისთვის, როგორიცაა თინუსი და სკუმბრია, პატარა თევზი ჩანს . როდესაც ასეთი თევზები სატყუარას უახლოვდებიან, ზვიგენი მათ კბენს.
მდედრი Photuris-ის ციცინათელა ზოგჯერ სხვა ციცინათელას, Photinus-ის , სინათლის შუქს ბაძავს , რათა მამრები მსხვერპლად მიიზიდოს. ამ გზით ისინი იღებენ როგორც საკვებს, ასევე ლუციბუფაგინების სახელწოდების დამცავ ქიმიკატებს , რომელთა სინთეზირება Photuris-ს არ შეუძლია.
სამხრეთ ამერიკული გიგანტური ტარაკნები Lucihormetica-ს გვარიდან თავდაცვითი მიმიკრის პირველ ცნობილ ნიმუშად ითვლებოდნენ, რომლებიც სინათლეს ბიოლუმინესცენტური, შხამიანი ტკიპნავი ხოჭოების იმიტაციით ასხივებდნენ. თუმცა, ამ მტკიცებას ეჭვი ეპარება და არ არსებობს დამაჯერებელი მტკიცებულება იმისა, რომ ტარაკნები ბიოლუმინესცენტურია.
განათება
მიუხედავად იმისა, რომ ზღვის ბიოლუმინესცენციის უმეტესობა მწვანედან ლურჯამდეა, ზოგიერთი ღრმა ზღვის წვერა დრაკონთევზა, რომლებიც მიეკუთვნებიან Aristostomias-ის , Pachystomias-ის და Malacosteus-ის გვარებს, ასხივებენ წითელ ნათებას. ეს ადაპტაცია თევზს საშუალებას აძლევს დაინახოს წითლად პიგმენტირებული მსხვერპლი, რომელიც ჩვეულებრივ უხილავია სხვა ორგანიზმებისთვის ღრმა ოკეანის გარემოში, სადაც წითელი სინათლე წყლის სვეტით არის გაფილტრული. ამ თევზებს შეუძლიათ გამოიყენონ უფრო გრძელი ტალღის სიგრძე, რათა იმოქმედონ როგორც პროჟექტორი მათი მსხვერპლისთვის, რომლის დანახვაც მხოლოდ მათ შეუძლიათ. თევზებს ასევე შეუძლიათ გამოიყენონ ეს სინათლე ერთმანეთთან კომუნიკაციისთვის პოტენციური მეწყვილეების მოსაძებნად. თევზის ამ სინათლის დანახვის უნარი აიხსნება სპეციალიზებული როდოფსინის პიგმენტის არსებობით. სინათლის შექმნის მექანიზმი ხორციელდება სუბორბიტალური ფოტოფორის მეშვეობით, რომელიც იყენებს ჯირკვლოვან უჯრედებს, რომლებიც წარმოქმნიან ეგზერგონულ ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც წარმოქმნიან უფრო გრძელი, წითელი ტალღის სიგრძით სინათლეს. დრაკონთევზას სახეობები, რომლებიც წარმოქმნიან წითელ სინათლეს, ასევე წარმოქმნიან ლურჯ სინათლეს ფოტოფორში დორსალურ არეში. ამის მთავარი ფუნქცია თევზისთვის მსხვერპლის არსებობის შესახებ შეტყობინების გაგზავნაა. ვარაუდობენ, რომ დამატებითი პიგმენტი შეიწოვება კოპეპოდებში არსებული ქლოროფილის წარმოებულებიდან , რომლებიც მისი რაციონის ნაწილს შეადგენს.
მეთევზის სიფონოფორი ( ერენა ) თევზის მოსატყუებლად დანამატებში არსებულ წითელ ბიოლუმინესცენციას იყენებს.
ბიოტექნოლოგია
ბიოლოგია და მედიცინა
სინათლის წარმოება
ფოტოფორების , ბიოლუმინესცენტური ორგანიზმების სინათლის წარმომქმნელი ორგანოების, სტრუქტურებს ინდუსტრიული დიზაინერები იკვლევენ . ინჟინერიული ბიოლუმინესცენცია შესაძლოა ერთ დღესაც გამოყენებულ იქნას ქუჩის განათების საჭიროების შესამცირებლად ან დეკორატიული მიზნებისთვის, თუ შესაძლებელი გახდება ისეთი სინათლის წარმოება, რომელიც საკმარისად კაშკაშაა და დიდხანს შენარჩუნდება ხელმისაწვდომ ფასად. გენი, რომელიც ციცინათელების კუდებს ანათებს, მდოგვის მცენარეებს დაემატა. მცენარეები შეხებისას ერთი საათის განმავლობაში სუსტად ანათებენ, მაგრამ ნათების დასანახად მგრძნობიარე კამერაა საჭირო. ვისკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტი იკვლევს გენმოდიფიცირებული ბიოლუმინესცენტური E. coli ბაქტერიების გამოყენებას, როგორც ბიოლუმინესცენტური ბაქტერიები ნათურაში . 2011 წელს Philips-მა სახლში გარემოს განათებისთვის მიკრობული სისტემა აჩვენა . კემბრიჯის (ინგლისი) iGEM-ის გუნდმა დაიწყო იმ პრობლემის მოგვარება, რომ ლუციფერინი მოიხმარება სინათლის გამომუშავების რეაქციაში გენეტიკური ბიოტექნოლოგიის ნაწილის შემუშავებით, რომელიც კოდირებს ჩრდილოეთ ამერიკის ციცინათელას ლუციფერინის რეგენერაციის ფერმენტს. 2016 წელს ფრანგულმა კომპანია Glowee-მ დაიწყო ბიოლუმინესცენტური ნათურების გაყიდვა მაღაზიების ვიტრინებისა და ქუჩის აბრებისთვის, დილის 1-დან 7 საათამდე გამოსაყენებლად, როდესაც კანონი კრძალავს ელექტროენერგიის გამოყენებას ამ მიზნით. მათ გამოიყენეს ბიოლუმინესცენტური ბაქტერია Aliivibrio fischeri , მაგრამ მათი პროდუქტის მაქსიმალური სიცოცხლის ხანგრძლივობა სამი დღე იყო. 2020 წლის აპრილში მცენარეები გენმოდიფიცირებული იქნა უფრო კაშკაშა ნათების მისაღებად ბიოლუმინესცენტური სოკოს Neonothopanus nambi გენების გამოყენებით, რათა კოფეინის მჟავა ლუციფერინად გადაექციათ. კიდევ ერთი შესაძლო გამოყენებაა ქემილუმინესცენციის ბიოლუმინესცენტური ფერმენტებით ჩანაცვლება. კანადური კომპანია Lux Bio ამ მიზნით ხანგრძლივი მოქმედების ბიოლუმინესცენტურ ფერმენტებს ავითარებს.
ATP ბიოლუმინესცენცია
ATP ბიოლუმინესცენცია არის პროცესი, რომლის დროსაც ATP გამოიყენება ორგანიზმში ლუმინესცენციის გენერირებისთვის, სხვა ნაერთებთან, როგორიცაა ლუციფერინი, ერთად. ის ძალიან კარგ ბიოსენსორად გვევლინება წყალში ცოცხალი მიკრობების არსებობის შესამოწმებლად . მიკრობული პოპულაციების სხვადასხვა ტიპი განისაზღვრება ATP ანალიზების სხვადასხვა ნაკრებით, სხვა სუბსტრატებისა და რეაგენტების გამოყენებით. რენილასა და გაუსიაზე დაფუძნებული უჯრედების სიცოცხლისუნარიანობის ანალიზები იყენებს სუბსტრატს კოელენტერაზინს .
იხ.ვიდეო - Bioluminescence in the deep sea: How and why do animals create their own light?
Комментариев нет:
Отправить комментарий