Біолюмінесценція
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Біолюмінесценція

Біолюмінесценція (від біо... і люмінесценція ), видиме свічення організмів, пов'язане з процесами їх життєдіяльності; спостерігається в декількох десятків видів бактерій, нижчих рослин (грибів), у деяких безхребетних тварин (від простих до комах включно), у риб. Би. ширше поширена серед мешканців Морея і океанів. Організми, що тут світяться, інколи розмножуються в такій кількості, що викликають свічення морить . В багатьох організмів (бактерії, прості, ракоподібні, гриби і ін.) свічення відбувається постійно і безперервно, якщо в довкіллі є кисень. В інших Би. відбувається окремими спалахами і пов'язана з умовами життєдіяльності (голод, період розмноження і ін.). Біологічне значення Б. різно. Так, у комах спалаху, що світяться, Би. служать сигналом, дозволяючим самцям і самкам знаходити один одного; в ряду глибоководних риб — для освітлення і приманки видобутку; у каракатиці — для захисту від хижаків (шляхом викидання рідини, що світиться) і ін. Багато тварин мають складно влаштовані свічення органи . В деяких випадках джерелом Би. тварини є бактерії-симбіонти, що світяться (наприклад, т.з. несамостійне свічення ряду риб).

загрузка...

  По механізму Б. відноситься до хемолюмінесценциі: свічення виникає при ферментативному окисленні киснем повітря специфічних речовин люциферінов. За рахунок хімічної енергії, що звільняється при цьому, частина молекул люциферину переходить в збуджений стан, при поверненні в основний стан вони випускають світло. Люциферіни, як і ферменти (люциферази), що каталізують їх окислення різні в організмів різних видів. Так, наприклад, у бактерій люциферином служить флавінмононуклеотід (рибофлавін-5-фосфат) — кофермент ряду окислітелно-відновніх ферментів. Загальна властивість всіх люциферінов — здатність давати інтенсивну флуоресценцію . Виділений в кристалічному вигляді люциферин може бути окислений і хімічним дорогою, але при цьому, на відміну від ферментативного окислення в організмі, енергія виділяється у вигляді тепла, а не квантів світла.

  По мірі складності розрізняють 3 системи Б. організмів. Проста, така, що складається лише з люциферину і люцеферази, є в Cypridina (цей рачок випускає синьо-зелене світло з максимальною довжиною хвилі 440—460 нм ), у риби Argon і ін. Складніша та, що світиться система бактерій. Тут, окрім люциферину і люциферази є ще длінноцепочечний альдегід, тобто з'єднання типа

де R прямий вуглеводневий ланцюжок містить від 7 до 14 атомів вуглецю. Спрощена схема реакції Б. в цьому випадку має наступний вигляд:

(Тут ФМН — окислена форма флавінмононуклеотіда, ФМН · H 2 — його відновлена форма, Е — фермент люцифераза.) Бактерії випускають зелене світло з максимальною довжиною хвилі близько 560 нм. Найбільш складна система Б. у комах, наприклад світляків. Їх органи Б. випускають спалахи жовто-зеленого світла (близько 560 нм. ), що викликаються нервовими імпульсами. Окрім люциферину і люциферази, для реакції Б. комахою необхідні АТФ (див. Аденозінфосфорниє кислоти ) і магній. Енергія що звільняється при гідролізі АТФ (див. Біоенергетика ), мабуть, активує люциферін-люциферазную систему і забезпечує окислення люциферину з випусканням світла. У відсутності АТФ ця система не працює.

  Передбачають (американський учений У. Д. Мак-Елрой і ін., 1962), що Б. виникла на стадії переходу від анаеробних форм життя до аеробних, тобто коли в первинній атмосфері Землі почав накопичуватися кисень. Ймовірно, для тих, що існували тоді анаеробних організмів кисень був токсичний і перевагу отримали організми, здатні швидко відновлювати його. При цьому у ряді випадків виділення енергії в світловій формі було вигідно, ніж в тепловій. В простих біолюмінесцирующих форм енергія, що звільняється при окисленні субстратів, виділялася у формі світла або тепла, тобто пропадала без користі для організму. Тому в ході подальшої еволюції отримали перевагу організми, в яких виник механізм акумуляції енергії (див. Фосфорилування окислювальне). З появою таких форм окислювальні люмінесцентні реакції вже не давали переваг при природному відборі і навіть ставали шкідливими. Проте в результаті вторинних еволюційних процесів Би. могла зберегтися як рудиментарна ознака в окремих, не зв'язаних один з одним груп організмів, в яких вона придбала інші функції, наприклад функції статевого сигналу у світляків.

  Літ.: Тараса Н. І., Свічення морить, М., 1956; Мак-Елрой В. Д. і Зелігер Р. Р., Походження і еволюція біолюмінесценції в кн.: Горизонти біохімії, пер.(переведення) з англ.(англійський) М., 1964. Біолюмінесценція, [Сб. ст.], М., 1965; Біоенергетика і біологічна спектрофотометрія, М., 1967.

  Л. А. Тумерман.

Біолюмінесценція. Жук Photurus pensylvanica, що світиться.

Біолюмінесценція. Радіолярія Thalassicolla nucleta.

Біолюмінесценція. Риба Photoblepharon palpebratus з органом, що світиться, містить бактерії (приклад симбіозу).

Біолюмінесценція. Культура бактерій, що світяться, в їх власному світлі.

Біолюмінесценція. Мертвий оселедець, покритий бактеріями, що світяться.

Біолюмінесценція. Глибоководний рак Acantherphyra purpurea, що викидає рідину, що світиться.

Біолюмінесценція. Глибоководна каракатиця Lycoteuthis diadema, що викинула хмару, що світиться.

Біолюмінесценція. Шматок дерева, пронизаний грибницею, що світиться.