Poznaj stworzenia, które świecą w ciemności!

Światło kojarzy się nam z elektrycznością, która z kolei wydaje się być typowo ludzkim wynalazkiem. Tak naprawdę jednak bioluminescencja to fascynujące zjawisko, w które natura wyposażyła wybrane organizmy miliony lat przed narodzeniem Edisona. Dlaczego więc niektóre stworzenia świecą? W jaki sposób im się to w ogóle udaje?

1. Świetlik świętojański
2. Robak kolejowy
3. Bruzdnice
4. Meduzy
5. Wampirzyca piekielna
6. Salpy
7. Żabnica
8. Świetlik
9. Wężowidła
10. Grzyby

Bioluminescencja to fenomen, który polega na emitowaniu światła przez żywe organizmy – począwszy od bakterii, a skończywszy na morskich rybach. Jego źródłem są zawsze chemiczne przemiany związane z oddziaływaniem enzymów zwanych lucyferazami na wyspecjalizowane cząsteczki zdolne do rozświecania się. Czasami wymagana jest również obecność jonów wapnia lub magnezu oraz cząsteczki ATP niosącej energię.

Po co organizmy świecą? Funkcje bioluminescencji są bardzo różne i obejmują zarówno techniki odstraszania i komunikacji, jak i prostą potrzebę widzenia w ciemności.

Świetlik świętojański

Najsłynniejszym świecącym gatunkiem znanym również z polskich łąk i ogrodów jest świetlik świętojański (Lampyris noctiluca). Samica tego chrząszcza nie posiada skrzydeł, więc nie może samodzielnie szukać partnerów. Z tego właśnie powodu emituje żółto-zielone światło z trzech ostatnich segmentów swego odwłoku. Widoczna na odległość nawet 45 m przyciąga tym samym uskrzydlone samce, aby dopełnić misji przedłużenia gatunku. Cały mechanizm jest na tyle genialny, że regulując dopływ tlenu do organu umieszczonego w odwłoku samica świetlika może włączać i wyłączać światło. Samce wiedzą dobrze, że im wyraźniejsze światło, tym większa i płodniejsza partnerka.

Ów rytuał trwa nawet dziesięć noc i kończy się złożeniem jajeczek, z których następnie wyklują się larwy. Niektóre z nich również potrafią świecić, nie jednak w celu zalotów, ale aby odstraszyć potencjalnych drapieżników. Samica umiera bowiem natychmiast po złożeniu jajeczek – cały dorosły żywot świetlika służy wyłącznie prokreacji, a chrząszcze nie przyjmują w jego czasie żadnego pożywienia!

Robak kolejowy

W królestwie insektów świecących gatunków jest znacznie więcej. Należą one do czterech niezależnych rodzin: sprężykowatych, świetlikowatych, Rhagophthalmidae oraz Phengodidae. Do tych ostatnich należy robak kolejowy będący w rzeczywistością larwą lub larwopodobną samicą chrząszcza z rodzaju Phrixothrix. Wyglądem przypomina on stonogę i może mieć długość nawet 6,5 cm. Na jego segmentowanym ciele umieszczonych jest aż 11 par bioluminescencyjnych organów, z których większość emituje żółte-zielone światło. Organy zlokalizowane na głowie świecą natomiast na czerwono! W ciemności robak kolejowy faktycznie przypomina miniaturowy pociąg, który ma odstraszać agresorów, sygnalizując im niejadalność danego osobnika.

Bruzdnice

Ogromna większość światowej bioluminescencji zachodzi jednak w morzach i oceanach. Bruzdnice to jednokomórkowe glony wchodzące w skład planktonu, wśród których aż 18 rodzajów wyposażonych jest w emitujące światło scyntylony. Drobne ciałka zawierają wystarczająco dużo niezbędnego białka i enzymu (lucyferyny i lucyferazy), aby wyprodukować bardzo krótki niebieski błysk, trwający zaledwie 1/10 sekundy. Ponieważ przebywają jednak w dużych skupiskach i podlegają stymulacji mechanicznej, fala po przepłynięciu statku może zaświecić się pięknym, elektryzującym błękitem, który żeglarze przed wiekami nazywali morskim ogniem. Najczęściej spotykanym przedstawicielem świecących bruzdnic jest gatunek Noctiluca scintillans.

Meduzy

Ponad połowa wszystkich gatunków meduz potrafi produkować własne światło, głównie jako sposób obrony przed drapieżnikami. Bioluminescencja najczęściej aktywowana jest przez dotyk, a osobniki należące do rodziny żebropławów potrafią wręcz produkować świecący atrament, który dodatkowo ogłupia potencjalnych zainteresowanych. Jedną z najsłynniejszych świecących meduz jest bez wątpienia Aequorea victoria, spotykana głównie wzdłuż zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej. Jej sekret skrywa się w dwóch składnikach: akworynie oraz białku zielonej fluorescencji. W wyniku chemicznej reakcji dochodzi do uwolnienia dwutlenku węgla i emisji fali świetlnej o długości 466 nm. W 2008 r. Osamu Shimomura, Martin Chalfie i Roger Tsien otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za wyizolowanie genu owego białka, co dziś pozwala nam w celach badań „rozświecać” i inne gatunki, np. muszki owocowe.

Wampirzyca piekielna

Niezwykła nazwa głębinowego stawonoga dość dobrze obrazuje pierwsze wrażenie, jakie można wynieść z kontaktu z Vampyroteuthis infernalis. Niewielkie galaretowate ciało smolistej barwy osiąga długość kilkunastu centymetrów i przypomina połączenie meduzy z ośmiornicą. Piekielnego efektu dodają mu białe szczęki i krwistoczerwone oczy. Gdyby tego było mało, wampirzyca w poczuciu zagrożenia wywraca swój płaszcz do góry nogami ukazując świecące punkciki. W stanie najwyższego zagrożenia wyrzuca z siebie bioluminescencyjny śluz, który jest w stanie oślepić każdego napastnika i pozwala zwierzęciu umknąć w ciemną głębię, nawet do 900 m pod powierzchnię morza!

Salpy

Morskie głębiny kryją w sobie stwory, o których większość ludzi nigdy nie słyszała. Dobrym przykładem są salpy. Zoolog powiedziałby, że to osłonice należące do gromady sprzągli, ale laikowi nie da to żadnego bliższego wyobrażenia o żelowatych bezkręgowcach, które wyglądają niczym transparentne cylindry filtrujące wodę. Ich ciało tworzą pierścienie wyjątkowo efektywnych mięśni, które nieustannie pompują wodę przez jamę oskrzelową, co pozwala wychwycić plankton – jedyne pożywienie salp. Organizmy te często łączą się w kolonie tworząc długie łańcuchy, a aby komunikować się między sobą wykorzystują właśnie bioluminescencję.

Żabnica

Nieco inny użytek z bioluminescencji robią żabnice, dość odstraszające drapieżne ryby o ostrych zębach i mięsistym wyrostku wyrastającym z wierzchołka głowy. Dyndający wabik rozświetla się w oceanicznych ciemnościach przyciągając mniejsze ryby, którym marzy się przekąska z planktonu. Wiedzione kuszącym światłem opamiętają się dopiero, gdy staną prosto przed otwartym pyskiem żabnicy. I zwykle jest już za późno. Jako ciekawostkę warto dodać, że znacznie mniejsze samce żabnicy znalazłszy swoją wybrankę przylegają do jej ciała, a ona stopniowo absorbuje ich jądra wraz z nasieniem.

Świetlik

Oprócz latających świetlików świętojańskich biologia zna również ryby świetlikowate, uważane na najliczniejszą rodzinę ryb głębinowych na świecie. Łącznie jest ich prawie 250 gatunków, a cechą wspólną jest właśnie zdolność do emitowania podwodnego światła. Stosowne organy zwane fotoforami rozłożone są wzdłuż tułowia i na głowie, a w niektórych przypadkach również tuż obok oczu i na płetwach. Świetliki produkują dość słabe impulsy świetlne, ale mają one różne barwy i częstotliwość mrugania, co pozwala rozpoznawać gatunki, a czasem i płeć.

Wężowidła

Na morskim dnie świecić mogą również wężowidła, zwierzęta do złudzenia przypominające rozgwiazdy, ale o znacznie węższych, dłuższych ramionach, bardziej podobnych odnóżom ośmiornicy. Te niezwykle ruchliwe szkarłupnie poruszają się iście wężowymi ruchami i stąd nazwa rodzajowa. Nawet 60 gatunków jest zdolnych do bioluminescencji, której zadaniem jest odstraszanie agresorów – większość wężowideł nie posiada oczu, więc nie jest na nawet w stanie docenić własnych talentów.

Grzyby

Zdolność do bioluminescencji pojawia się również w królestwie grzybów - nawet 70 gatunków potrafi rozświecać nocne ciemności, aby przyciągnąć na siebie owady. Ciekawscy skrzydlaci goście przysiadają na jarzącej się grzybni i nieświadomie odnoszą ze sobą zarodniki, które pozwalają poszczególnym gatunkom rozszerzać swój zasięg występowania. Grzyby świecą tylko w nocy, a mechanizm ów „włącza” się pod wpływem spadku temperatury.
Powyższe zestawienie nie wyczerpuje bynajmniej wszystkich świecących organizmów na świecie. W szerszym ujęciu znalazłyby się jeszcze liczne szczepy bakterii, niektóre ośmiornice, ślimaki, kryl a nawet… człowiek! Zdaniem naukowców Homo sapiens również wydziela w ciemności minimalne ilości światła, ale nasze oczy nie są dostatecznie wrażliwe, aby to dostrzec. Badaczom udało się już jednak zarejestrować owo zjawisko na specjalnych kamerach, a z ich obserwacji wynika, że najwięcej świecą nam policzki, czoło i szyja, a to zwłaszcza późnym popołudniem!

Bibliografia