Βιοφωταύγεια

Omphalotus nidiformis

Οι ωκεανοί

Ο βιοφωτισμός είναι κυρίως θαλάσσιο φαινόμενο.

"Είναι η κυρίαρχη πηγή φωτός στο μεγαλύτερο τμήμα του κατοικήσιμου όγκου της Γης, τον βαθύ ωκεανό. Αντίθετα, ο βιοφωτισμός ουσιαστικά απουσιάζει (με λίγες εξαιρέσεις) από το γλυκό νερό, ακόμη και από τη λίμνη Βαϊκάλη".

Ο βιοφωτισμός απαντάται στη θάλασσα σε όλα τα επίπεδα: πλαγκτονικοί, πελαγικοί και βενθικοί οργανισμοί. Ορισμένες πλαγκτονικές ομάδες, όπως τα δινομαστιγωτά και τα κτενοφόρα (χτένες) τη χρησιμοποιούν στα περισσότερα είδη. Οι περισσότεροι θαλάσσιοι οργανισμοί του βυθού χρησιμοποιούν τη βιοφωταύγεια με τη μία ή την άλλη μορφή. Συνήθως, η θαλάσσια φωτοεκπομπή ανήκει στο φάσμα του μπλε και του πράσινου φωτός, τα μήκη κύματος που μπορούν να διαπεράσουν ευκολότερα το θαλασσινό νερό.

Λειτουργίες της βιοφωταύγειας

Για έναν κατάλογο, ανατρέξτε στην ιστοσελίδα της Biolum.

Καμουφλάζ με αντιφωτισμό

Σε ορισμένα είδη καλαμαριών η βακτηριακή βιοφωταύγεια χρησιμοποιείται για αντιφωτισμό, ώστε το ζώο να ταιριάζει με το φως του περιβάλλοντος που φαίνεται από κάτω. Σε αυτά τα ζώα, τα φωτεινά όργανα ελέγχουν την αντίθεση αυτού του φωτισμού για να δημιουργήσουν βέλτιστη ταύτιση. Συνήθως αυτά τα φωτεινά όργανα είναι χωριστά από τον ιστό που περιέχει τα βιοφωταύγεια.

Προσέλκυση

Η βιοφωταύγεια χρησιμοποιείται ως δόλωμα για την προσέλκυση θηραμάτων από διάφορα ψάρια της βαθιάς θάλασσας, όπως το ψαρόψαρο. Ένα κρεμασμένο δόλωμα στο κεφάλι του ψαριού προσελκύει μικρά ζώα σε απόσταση αναπνοής. Ορισμένα ψάρια, ωστόσο, χρησιμοποιούν ένα μη βιοφωσφορίζον δόλωμα.

Ο καρχαρίας μπισκοτοφάγος χρησιμοποιεί βιοφωταύγεια για καμουφλάζ, αλλά ένα μικρό σημείο στο κάτω μέρος της κοιλιάς του παραμένει σκοτεινό και φαίνεται σαν ένα μικρό ψάρι στα μεγάλα αρπακτικά ψάρια, όπως ο τόνος και το σκουμπρί, που κολυμπούν από κάτω του. Όταν αυτά τα ψάρια προσπαθούν να καταναλώσουν το "μικρό ψάρι", δαγκώνονται από τον καρχαρία, ο οποίος βγάζει μικρά κυκλικά κομμάτια σάρκας σε σχήμα "μπισκότου" από τους ξενιστές του.

Τα δινομαστιγωτά έχουν μια ενδιαφέρουσα εκδοχή αυτού του μηχανισμού. Όταν ένας θηρευτής του πλαγκτού αντιλαμβάνεται μια κίνηση στο νερό, το δινομαστιγωτό φωσφορίζει. Αυτό με τη σειρά του προσελκύει ακόμη μεγαλύτερους θηρευτές οι οποίοι θα καταναλώσουν τον επίδοξο θηρευτή του δινομαστιγωτού.

Η προσέλκυση συντρόφων είναι μια σημαντική λειτουργία της βιοφωταύγειας. Αυτό παρατηρείται στις πυγολαμπίδες, οι οποίες χρησιμοποιούν την περιοδική λάμψη στην κοιλιά τους για να προσελκύσουν συντρόφους κατά την περίοδο ζευγαρώματος. Στο θαλάσσιο περιβάλλον αυτό έχει τεκμηριωθεί καλά μόνο σε ορισμένα μικρά οστρακοειδή καρκινοειδή, αλλά μπορεί να είναι αρκετά κοινό.

Απόκρουση

Ορισμένα καλαμάρια και μικρά καρκινοειδή χρησιμοποιούν βιοφωταύγεια, όπως πολλά καλαμάρια χρησιμοποιούν μελάνι. Ένα σύννεφο φωταύγειας εκπέμπεται, μπερδεύοντας ή απωθώντας έναν πιθανό θηρευτή, ενώ το καλαμάρι ή το καρκινοειδές διαφεύγει σε ασφαλές μέρος. Κάθε είδος πυγολαμπίδας έχει προνύμφες που φωσφορίζουν για να απωθούν τους θηρευτές.

Θηλυκό του Lampyris noctiluca, του κοινού λαμπροσκώληκα.


Προνύμφη πυγολαμπίδας

Βιοτεχνολογία

Οι βιοφωσφορίζοντες οργανισμοί αποτελούν στόχο για πολλούς τομείς της έρευνας. Τα συστήματα λουσιφεράσης χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα της γενετικής μηχανικής. Έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί στη βιοϊατρική έρευνα, για να δώσουν σε ορισμένα κύτταρα ορατές ετικέτες. Η λουσιφερίνη μπορεί να προστεθεί σε μόρια και κύτταρα για να τα καταστήσει ορατά στο μικροσκόπιο. "Η αγορά αυτή αξίζει σήμερα περίπου 20 δισ. λίρες. Αν πάτε σε ένα νοσοκομείο και κάνετε μια εξέταση αίματος που μετρά ιικές πρωτεΐνες, καρκινικές πρωτεΐνες, ορμόνες, βιταμίνες, βακτηριακές πρωτεΐνες, φάρμακα, είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα χρησιμοποιηθεί αυτή η τεχνική".

Η δομή των φωτοφόρων, των οργάνων παραγωγής φωτός στους βιοφωτεινούς οργανισμούς, ερευνάται από τους βιομηχανικούς σχεδιαστές.

Καλλιτεχνική απόδοση βιοφωταύγειας του κριλ της Ανταρκτικής

Βιοφωτεινοί οργανισμοί

Αυτός είναι ένας κατάλογος οργανισμών που έχουν ορατό βιοφωτισμό:

Χερσαίοι οργανισμοί

Ζώα:

• Αρθρόποδα
• πυγολαμπίδες
• σκαθάρια κλικ
• σκουλήκια λάμψης
• σιδηροδρομικά σκουλήκια
• ορισμένες μυκητοφιλικές μύγες
• ορισμένες σαρανταποδαρούσες, όπως η Geophilus carpophagus.
• ορισμένες σαρανταποδαρούσες όπως η Motyxia.
• χερσαίο μαλάκιο (τροπικό χερσαίο σαλιγκάρι)
• Quantula striata
• Ανελίδες
• Μύκητες - Συνολικά 71 είδη είναι βιοφωταυγή, συμπεριλαμβανομένων των ειδών Armillaria, Omphalotus, Mycena, Gerronema, Pleurotus.
• Μανιτάρια (βλέπε Foxfire)
• Μανιτάρι Jack O'Lantern (Omphalotus olearius)
• μύκητας φάντασμα (Omphalotus nidiformis)
• Μανιτάρι μέλι
• Panellus stipticus

Ψάρια

• Anglerfish
• Καρχαρίας με κόφτη από μπισκότα
• Ψάρι με φακό
• Χέλι γουλπέρ
• Lanternfish
• Θαλάσσιο ψάρι-καπελάκι
• Υποπλοίαρχος ψάρι
• Πευκόψαρο
• Viperfish

Πυγολαμπίδες

Παρά το όνομά τους, οι πυγολαμπίδες είναι στην πραγματικότητα σκαθάρια που χρησιμοποιούν μια ενζυμική αντίδραση που περιλαμβάνει μια χημική ένωση που ονομάζεται λουσιφερίνη για να παράγουν το χαρακτηριστικό πρασινωπό φως που αναβοσβήνει. Εκτός από το να προειδοποιούν ενδεχομένως τα αρπακτικά για την τοξικότητά τους, πιστεύεται ότι ο κύριος σκοπός της κοιλιάς τους που αναβοσβήνει είναι η προσέλκυση συντρόφων.

Θαλάσσια ασπόνδυλα

• πολλά Cnidaria
• Στυλό θαλάσσης
• κοράλλια
• Aequorea victoria, μια μέδουσα
• ορισμένα Ctenophores ή "χτένια ζελέ"
• ορισμένα εχινόδερμα (π.χ. Ophiurida)
• ορισμένα καρκινοειδή
• οστρακοειδή
• Κωπήποδα
• krill
• δύο είδη χαετογνάθων
• ορισμένα μαλάκια
• ορισμένα μύδια και άλλα δίθυρα
• ορισμένα γυμνοβράγχια, θαλάσσια σαλιγκάρια
• Χταπόδια
• Bolitaenidae
• παραγγελία Teuthida
• Κολοσσιαίο καλαμάρι
• Mastigoteuthidae
• Sepiolidae
• Αφρώδες καλαμάρι Enope
• Καλαμάρι βαμπίρ

Μικροοργανισμοί

• Δινομαστιγωτά (π.χ. Noctiluca scintillans, Pyrodimium bahamense).
• Vibrionaceae (π.χ. Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Vibrio phosphoreum)
• Τα μέλη της οικογένειας των θαλάσσιων βακτηρίων Shewanellaceae, Shewanella hanedai και Shewanella woodyi, είναι βιοφωτεινά.