Механізми біолюмінесценції у глибоководних організмів
 | Було запропоновано приєднати цю статтю або розділ до Біолюмінесценція, але, можливо, це варто додатково обговорити. Пропозиція з жовтня 2024. |
Біолюмінесценція — це здатність живих організмів випромінювати світло в результаті хімічних реакцій. Ця унікальна властивість поширена серед глибоководних мешканців океану, які використовують світіння для полювання, захисту та комунікації в умовах повної темряви. У глибоководних екосистемах, які є одними з найменш вивчених на Землі, існує велика кількість біолюмінесцентних організмів, таких як риби, медузи, кальмари та інші.
Основою біолюмінесценції є хімічна реакція між молекулою люциферин і ферментом люцифераза в присутності кисню. Під час цієї реакції виділяється світло, яке різні організми використовують для своїх потреб. Колір світла, як правило, залежить від типу люциферину та люциферази. Найчастіше біолюмінесценція в глибоких водах має синьо-зелений відтінок, оскільки ці кольори найкраще поширюються у воді.
Деякі організми, наприклад, медузи або ракоподібні, мають симбіотичні відносини з біолюмінесцентними бактеріями, які живуть у спеціальних органах і продукують світло.
Глибоководні організми використовують біолюмінесценцію для різних функцій:
- Захист від хижаків. Деякі види раптово випромінюють яскраве світло, яке може засліпити хижаків або відвернути їх увагу.
- Приваблення здобичі. Наприклад, вудильники (Lophiiformes) використовують світлові органи, щоб заманювати здобич ближче до своїх щелеп.
- Маскування. Деякі риби і безхребетні використовують біолюмінесценцію для створення світлових плям на тілі, що дозволяє їм маскуватися на тлі світла, яке надходить зверху.
- Комунікація. Біолюмінесценція може також використовуватись для комунікації між особинами одного виду, зокрема під час шлюбного періоду.
- Вудильник (Lophiiformes): Ця риба використовує спеціальний світловий орган, який містить бактерії, що продукують світло. Світіння приваблює здобич.
- Глибоководний кальмар (Heteroteuthis dispar): Цей вид кальмара виділяє біолюмінесцентні частинки для захисту, а також використовує світіння для маскування.
- Медуза Atolla wyvillei: Під час нападу ця медуза випромінює серію світлових імпульсів, що може привабити інших хижаків для захисту.
- Рак-велетень (Systellaspis debilis): Має світлові органи вздовж тіла, які допомагають йому захищатися від хижаків або приховуватися.
У багатьох глибоководних організмів біолюмінесценція виникає в результаті симбіозу з бактеріями. Наприклад, вудильники та деякі кальмари містять у своїх органах спеціальні бактерії, що продукують світло. Це приклад взаємовигідного симбіозу, коли організм-хазяїн забезпечує бактерії живильними речовинами, а ті натомість створюють світіння, необхідне для виживання в темних водах.
Біолюмінесценція розвивалася в різних групах організмів незалежно одна від одної, що є прикладом конвергентної еволюції. Організми адаптувалися до екстремальних умов, таких як повна темрява на великих глибинах, використовуючи світло для виживання.
Дослідження біолюмінесценції має важливе значення не лише для розуміння біології океанів, але й для інших наукових галузей. Наприклад, білок GFP (зелений флуоресцентний білок), виділений з медузи Aequorea victoria, став важливим інструментом у молекулярній біології для візуалізації біологічних процесів.
- Haddock, S. H. D., Moline, M. A., & Case, J. F. (2010). Bioluminescence in the Sea. Annual Review of Marine Science, 2(1), 443-493.
- Widder, E. A. (2010). Bioluminescence in the Ocean: Origins of Biological, Chemical, and Ecological Diversity. Science, 328(5979), 704-708.
- Herring, P. J. (2007). The Biology of the Deep Ocean. Oxford University Press.
- Latz, M. I. (2001). Marine Bioluminescence. Oceanography, 14(3), 6-13.
- Nealson, K. H., & Hastings, J. W. (1979). Bacterial bioluminescence: Its control and ecological significance. Microbiological Reviews, 43(4), 496-518.