Სარჩევი:

ბუნების გამოცანები: ბიოლუმინესცენცია
ბუნების გამოცანები: ბიოლუმინესცენცია

ვიდეო: ბუნების გამოცანები: ბიოლუმინესცენცია

ვიდეო: ბუნების გამოცანები: ბიოლუმინესცენცია
ვიდეო: Reds Return To Russia Aka Communists Turned Out (1920) 2024, მარტი
Anonim

ბიოლუმინესცენცია არის ცოცხალი ორგანიზმების უნარი, ანათებონ საკუთარი ცილებით ან სიმბიოზური ბაქტერიების დახმარებით.

დღეისათვის ცნობილია მანათობელი ცოცხალი არსების დაახლოებით 800 სახეობა. მათი უმეტესობა ზღვაში ცხოვრობს. ესენია ბაქტერიები, ერთუჯრედიანი ფლაგელატური წყალმცენარეები, რადიოლარიანები, სოკოები, პლანქტონური და მიმაგრებული კოელენტერატები, სიფონოფორები, ზღვის ბუმბული, ქტენოფორები, ექინოდერმები, ჭიები, მოლუსკები, კიბოსნაირები, თევზი.

ზოგიერთი ყველაზე კაშკაშა ცხოველი არის პიროსომები (ცეცხლოვანი ხოჭოები). მტკნარი წყლის ბიოლუმინესცენტურ სახეობებს შორის ცნობილია ახალზელანდიური გასტროპოდი მოლუსკი Latia neritoides და მრავალი ბაქტერია. ხმელეთის ორგანიზმებს შორის ანათებენ სოკოების გარკვეული სახეობები, მიწის ჭიები, ლოკოკინები, მილიპედები და მწერები.

მიკროკოსმოსის დონეზე, ძალიან სუსტი ბზინვარება, რომლის დაფიქსირებაც შეგვიძლია მხოლოდ მაღალმგრძნობიარე ფოტომეტრების დახმარებით, არის გვერდითი ეფექტი ჟანგბადის რეაქტიული სახეობების ნეიტრალიზაციისა ფერმენტების მიერ, რომლებიც აუცილებელია, მაგრამ ტოქსიკურია უჯრედებისთვის, რომლებიც მონაწილეობენ. გლუკოზის დაჟანგვის პროცესი. ისინი ასევე აწვდიან ქიმილუმინესცენციისთვის საჭირო ენერგიას სხვადასხვა ფოსფორის ცილებს.

ბიოლუმინესცენცია
ბიოლუმინესცენცია

ერთ-ერთი პირველი ბაქტერიული ნათურა - კოლბა მანათობელი ბაქტერიების კულტურით - ასზე მეტი წლის წინ ასიამოვნა ჰოლანდიელმა ბოტანიკოსმა და მიკრობიოლოგმა მარტინ ბეიჯერინკმა. 1935 წელს ასეთმა ნათურებმა პარიზის ოკეანოლოგიური ინსტიტუტის დიდი დარბაზიც კი გაანათეს და ომის დროს საბჭოთა მიკრობიოლოგმა ა.ა. ეგოროვამ გამოიყენა მანათობელი ბაქტერიები პროზაული მიზნებისთვის - ლაბორატორიის გასანათებლად.

და თქვენ შეგიძლიათ ჩაატაროთ მსგავსი ექსპერიმენტი: განათავსეთ უმი თევზი ან ხორცი თბილ ადგილას, დაელოდეთ ერთი-ორი კვირა და შემდეგ ამოდით ღამით (ქარის მხრიდან!) და ნახეთ, რა მოხდება - სავარაუდოა, რომ ბაქტერიები ბინადრობენ. მკვებავი საშუალება ანათებს სხვა სამყაროს შუქით. ბაქტერიები, ძირითადად Photobacterium და Vibrio გვარის, და მრავალუჯრედიანი პლანქტონური ორგანიზმები (სურათზე) ანათებენ ზღვაში, მაგრამ სინათლის მთავარი წყარო არის ერთ-ერთი უდიდესი (3 მმ-მდე!) და რთული ერთუჯრედიანი ორგანიზმები - ღამის ფლაგელური წყალმცენარეები. მსუბუქი.

ბაქტერიებში, ფოსფორის ცილები მიმოფანტულია მთელ უჯრედში; ერთუჯრედულ ევკარიოტულ (უჯრედული ბირთვით) ორგანიზმებში ისინი განლაგებულია ვეზიკულებში, რომლებიც გარშემორტყმულია ციტოპლაზმის მემბრანით. მრავალუჯრედიან ცხოველებში სინათლე ჩვეულებრივ გამოიყოფა სპეციალური უჯრედებით - ფოტოციტებით, რომლებიც ხშირად ჯგუფდებიან სპეციალურ ორგანოებად - ფოტოფორებად.

კოელენტერატების და სხვა პრიმიტიული ცხოველების ფოტოციტები, ისევე როგორც ფოტოფორები, რომლებიც მუშაობენ სიმბიოზური ფოტობაქტერიების გამო, ანათებენ განუწყვეტლივ ან რამდენიმე წამის განმავლობაში მექანიკური ან ქიმიური სტიმულაციის შემდეგ. მეტ-ნაკლებად განვითარებული ნერვული სისტემის მქონე ცხოველებში ის აკონტროლებს ფოტოციტების მუშაობას, რთავს და გამორთავს მათ გარე სტიმულის საპასუხოდ ან როდესაც იცვლება სხეულის შიდა გარემო.

გარდა უჯრედშორისისა, ღრმა ზღვის კრევეტებში, რვაფეხებში, კუპიტებსა და კალმარებში არსებობს სეკრეტორული ტიპის ბზინვარება: ორი სხვადასხვა ჯირკვლის სეკრეციის პროდუქტების ნარევი გამოიდევნება მანტიიდან ან გარსის ქვეშ და ვრცელდება გარსში. წყალი, როგორც მანათობელი ღრუბელი, აბრმავებს მტერს.

ბიოლუმინესცენცია
ბიოლუმინესცენცია

ბიოლუმინესცენციის კიდევ ერთი კლასიკური მაგალითია ხის ლპობა. მათში თავად ხე კი არ ანათებს, არამედ ჩვეულებრივი თაფლის სოკოს მიცელიუმი.

და Mycena გვარის უფრო მაღალ სოკოებში, რომლებიც ასევე იზრდება დამპალ ხეზე, მაგრამ თბილ რეგიონებში, როგორიცაა ბრაზილია და იაპონია, ნაყოფიერი სხეულები ანათებს - რასაც ჩვეულებრივ სოკოებს უწოდებენ (თუმცა ობის, საფუარი და სხვა სოკო ასევე სოკოა, მხოლოდ ქვედა.). ამ გვარის ერთ-ერთ სახეობას ჰქვია M. lux-coeli, „მიკენი – ზეციური სინათლე“.

ბიოლუმინესცენცია
ბიოლუმინესცენცია

ბიოლუმინესცენციის ყველაზე ნათელი გამოყენება არის ტრანსგენური მცენარეებისა და ცხოველების შექმნა. პირველი თაგვი ქრომოსომებში ჩასმული GFP გენით შეიქმნა 1998 წელს.

მბზინავი ცილები საჭიროა სხვადასხვა ორგანიზმების ქრომოსომებში უცხო გენების შეყვანის ტექნიკის შესამუშავებლად: თუ ის ანათებს, ეს ნიშნავს, რომ მეთოდი მუშაობს, შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგი გენომში სამიზნე გენის შესატანად. პირველი მანათობელი თევზი - ტრანსგენური ზებრაფი (Brachydanio rerio) და იაპონური მედაკა ბრინჯის თევზი (Orizias latipes) - გაყიდვაში 2003 წელს გამოვიდა.

მბზინავი ზღვა

მათ, ვისაც გაუმართლა და ღამით ზღვაში ბანაობა მისი ბრწყინვალების დროს, ამ მომხიბვლელ სანახაობას მთელი სიცოცხლე ემახსოვრება. ყველაზე ხშირად, ბზინვარების მიზეზი ღამის სინათლის ფლაგელა წყალმცენარეებია (Noctiluca). ზოგიერთ წლებში მათი რიცხვი იმდენად იზრდება, რომ მთელი ზღვა ანათებს. თუ გაგიმართლათ და არასწორ დროს აღმოჩნდებით თბილი ზღვების ნაპირებზე, სცადეთ ზღვის წყალი ქილაში ჩაასხით და იქ ცოტა შაქარი დაუმატეთ.

ნოქტილისტები ამაზე რეაგირებენ ლუციფერინის ცილის აქტივობის გაზრდით. შეანჯღრიეთ წყალი და აღფრთოვანდით მოლურჯო ბზინვარებით. და როდესაც აღფრთოვანებას შეწყვეტთ, შეგიძლიათ გაიხსენოთ, რომ უყურებთ ბუნების ერთ-ერთ გადაუჭრელ საიდუმლოს: სხვადასხვა ტაქსებში ნათების უნარის გაჩენის ევოლუციური მექანიზმების სიცხადის ნაკლებობა აღინიშნა ცალკე თავში . სახეობათა წარმოშობა“დარვინის მიერ და მას შემდეგ მეცნიერებმა ვერ შეძლეს ამ კითხვაზე ჭეშმარიტების სინათლე.

ლუმინესცენცია შეიძლება განვითარდეს კარგ განათების პირობებში მცხოვრებ ორგანიზმებში, პიგმენტურ ნაერთებზე დაყრდნობით, რომლებიც ასრულებენ სინათლისგან დამცავ ფუნქციას.

მაგრამ თვისების თანდათანობითი დაგროვება - ერთი ფოტონი წამში, ორი, ათი - როგორც მათთვის, ისე მათი ღამის და ღრმა ზღვის ნათესავებისთვის, ვერ იმოქმედებს ბუნებრივ გადარჩევაზე: ასეთ სუსტ ბზინვარებას ყველაზე მგრძნობიარე თვალებიც კი არ გრძნობს და შიშველ ადგილას ინტენსიური ნათების მზა მექანიზმების გამოჩენაც შეუძლებლად გამოიყურება. და ბევრ სახეობაში ბზინვის ფუნქციებიც კი გაუგებარი რჩება.

ბიოლუმინესცენცია
ბიოლუმინესცენცია

რატომ ანათებენ?

მბზინავი ბაქტერიული კოლონიები და სოკოები იზიდავს მწერებს, რომლებიც ავრცელებენ მიკრობებს, სპორებს ან მიცელიუმს. ახალი ზელანდიური კოღოს Arachnocampa-ს მწერჭამია ლარვები ქსოვს ხაფანგის ბადეს და ანათებენ მას საკუთარი სხეულით, იზიდავს მწერებს.

სინათლის ციმციმებმა შეიძლება შეაშინოს მტაცებლები მედუზებისგან, სავარცხელი ჟელედან და სხვა უმწეო და ნაზი არსებებისგან. ამავე მიზნით, მარჯნები და სხვა კოლონიური ცხოველები, რომლებიც იზრდება არაღრმა წყალში, ანათებენ მექანიკური სტიმულაციის საპასუხოდ და მათი მეზობლები, რომლებსაც არავინ შეხებია, ასევე იწყებენ ციმციმს. ღრმა ზღვის მარჯნები გარდაქმნის სუსტ მოკლე ტალღის სინათლეს, რომელიც აღწევს მათ რადიაციად უფრო გრძელი ტალღის სიგრძით, რაც მათ ქსოვილებში მცხოვრებ სიმბიოტურ წყალმცენარეებს ფოტოსინთეზის საშუალებას აძლევს.

ბიოლუმინესცენცია
ბიოლუმინესცენცია

სათევზაო ჯოხი ნათურებით

მეთევზეების რიგი (Lophiiformes) ყველაზე მრავალფეროვანია (16 ოჯახი, 70-ზე მეტი გვარი და 225-ზე მეტი სახეობა) და, შესაძლოა, ყველაზე საინტერესო ღრმა ზღვის თევზებიდან. (ბევრი იცნობს ზღვის მეთევზეებს არა ზოოლოგიის სახელმძღვანელოდან, არამედ მულტფილმიდან „ნემოს პოვნა“).

მეთევზე მდედრები არიან მტაცებლები დიდი პირით, ძლიერი კბილებით და ძლიერ დაშლილი კუჭით. ზოგჯერ ზღვის ზედაპირზე მკვდარი მეთევზე გვხვდება, რომლებიც ახრჩობენ ორჯერ უფრო დიდ თევზს: მტაცებელი ვერ ათავისუფლებს მას კბილების სტრუქტურის გამო. ზურგის ფარფლის პირველი სხივი გარდაიქმნება „თევზის ჯოხად“(ილიციუმი), რომელსაც ბოლოში აქვს მანათობელი „ჭია“(ესკა). ეს არის ლორწოს სავსე ჯირკვალი, რომელიც შეიცავს ბიოლუმინესცენტურ ბაქტერიებს. არტერიების კედლების გაფართოების გამო, რომლებიც კვებავს ესკუს სისხლით, თევზმა შეიძლება თვითნებურად გამოიწვიოს ბაქტერიების ლუმინესცენცია, რომლებსაც ამისათვის სჭირდებათ ჟანგბადის მიწოდება, ან შეაჩერონ იგი, შევიწროვდეს გემები.

ჩვეულებრივ, ბზინვარება ხდება ციმციმების სერიის სახით, ინდივიდუალური თითოეული სახეობისთვის. ილიციუმს Ceratias holboelli-ის სახეობაში შეუძლია წინსვლა და უკან დახევა სპეციალურ არხში. ეს მეთევზე ნადირს აზიდავს, მანათობელ სატყუარას თანდათანობით მიაქვს პირისკენ, სანამ ნადირს არ გადაყლაპავს. და Galatheathauma axeli-ს სატყუარა პირში აქვს.

ფოსფორების მდებარეობა და მბზინავი ლაქების მოციმციმე ბუნებაც კი შეიძლება ემსახურებოდეს კომუნიკაციას - მაგალითად, პარტნიორის მოზიდვას. ხოლო ამერიკული ციცინათელას Photuris versicolor-ის მდედრები, შეჯვარების შემდეგ, იწყებენ სხვა სახეობის მდედრთა „მორზის კოდს“ცემას, იზიდავენ მათ მამრებს არა სასიყვარულო, არამედ გასტრონომიული მიზნებისთვის.

იაპონიის სანაპიროებთან მასობრივ ქორწილს აღნიშნავენ უმიტოჰარუ (ზღვის ციცინათელები) - პაწაწინა, 1-2 მმ სიგრძის კიბოსნაირები Cypridina გვარისა - და კალმარი Watasenia scintellans. ვატაზენიას სხეულები, დაახლოებით 10 სმ სიგრძის, საცეცებთან ერთად, მოფენილია ფოტოფორის მარგალიტებით და ანათებს 25-30 სმ დიამეტრის არეალს - წარმოიდგინეთ, როგორ გამოიყურება ზღვა ამ კალმარების მთელ სკოლასთან ერთად!

ბიოლუმინესცენცია
ბიოლუმინესცენცია

ბევრ ღრმა ზღვის ცეფალოპოდში სხეული მოხატულია ფერადი სინათლის ლაქების ნიმუშით, ხოლო ფოტოფორები ძალიან რთულია, როგორც პროჟექტორი, რომელიც ანათებს მხოლოდ სწორი მიმართულებით რეფლექტორებითა და ლინზებით (ზოგჯერ ორმაგი და ფერადი).

ბევრ ღრმა ზღვის პლანქტონურ კრევეტს აქვს ბზინვარების უნარი. კიდურებზე, გვერდებზე და სხეულის ვენტრალურ მხარეს აქვთ 150-მდე ფოტოფორა, ზოგჯერ დაფარული ლინზებით. თითოეული სახეობის ფოტოფორების მდებარეობა და რაოდენობა მკაცრად მუდმივია და ოკეანის სიბნელეში ეხმარება მამრებს მდედრის პოვნაში და ყველა ერთად - ფარებად შეკრებაში.

გირჩევთ: