Kaip ugniažolės skleidžia šviesą?

Prieblandoje mirga ugniagesiai patvirtina, kad vasara atėjo. Būdami vaikas, jūs galbūt užfiksavote tuos vadinamuosius žaibolaidžius savo rankose ir žvilgčiojote pro pirštus, kad stebėtumėte, kaip jie švyti, stebėdami, kaip tie žavūs ugniagesiai gamina šviesą.

Židiniai sukurkite šviesą panašiai, kaip veikia žvakidė. Šviesa atsiranda dėl cheminės reakcijos arba chemiliuminescencijos. Kai gyvame organizme vyksta šviesą sukelianti cheminė reakcija, mokslininkai šią savybę vadina bioliuminescencija. Dauguma bioliuminescenciniai organizmai gyvena jūrinėje aplinkoje, tačiau ugniagesiai yra tarp sausumos būtybių, galinčių skleisti šviesą.

Atidžiai pažvelgę ​​į suaugusį židinį, pamatysite, kad paskutiniai du ar trys pilvo segmentai atrodo kitokie nei kiti. Šiuos segmentus sudaro šviesą gaminantis organas, efektyvi struktūra, gaminanti šviesą neprarandant šilumos energijos. Jei kada nors buvote palietę kaitinamąją lemputę, kai ji buvo įjungta kelias minutes, žinote, kad karšta. Jei židinio židinio organas skleistų panašią šilumą, vabzdys atitiktų traškią galą.

Fireflies cheminė reakcija, dėl kurios jie švyti, priklauso nuo fermento, vadinamo luciferaze. Neklaidinkite jo pavadinimo; šis fermentas nėra velnio darbas. Liuciferis kilęs iš lotynų kalbos Lucis, reiškia šviesą, ir Ferra, reiškia nešti. Liuciferazė yra tiesiog fermentas, kuris atneša šviesą.

„Firefly“ bioliuminescencijai reikia, kad šviesos organuose būtų kalcio, adenozino trifosfato, cheminio luciferano ir fermento luciferazės. Kai deguonis patenka į šį cheminių ingredientų derinį, jis sukelia reakciją, sukuriančią šviesą.

Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kad azoto oksidas vaidina pagrindinį vaidmenį leidžiant deguoniui patekti į židinio šviesų organą ir inicijuoti reakciją. Nesant azoto oksido, deguonies molekulės jungiasi prie mitochondrijų šviesos organų ląstelių paviršiuje ir negali patekti į organą, kad sukeltų reakciją. Taigi negalima gaminti šviesos. Esant azoto oksidui, jis jungiasi prie mitochondrijų, leisdamas deguoniui patekti į organą, susijungia su kitomis cheminėmis medžiagomis ir sukuria šviesą.

Bioliuminescencija yra ne tik rūšys, keliančios porų pritraukimą, bet ir signalas ugniagesių plėšrūnams, tokiems kaip šikšnosparniai, kad jie bus kartaus skonio. Tyrime, paskelbtame 2018 m. Rugpjūčio mėn. Žurnalo numeryje Mokslo pasiekimai, tyrėjai nustatė, kad šikšnosparniai švytėdami šikšnosparniai suvalgė mažiau ugniagesių.

Šviesą sukeliantys ugniagesiai mirksi pagal jų rūšiai būdingą modelį ir spalvą, ir šie blyksčių modeliai gali būti naudojami jiems atpažinti. Norint išmokti atpažinti židinio rūšis jūsų rajone, reikia žinoti apie jų blyksnių ilgį, skaičių ir ritmą, jų intervalą. laikas tarp jų blyksčių, jų skleidžiamos šviesos spalva, pageidaujami skrydžio modeliai ir nakties laikas, kai jie paprastai mirksi.

„Firefly“ blykstės greitį kontroliuoja ATP išsiskyrimas cheminės reakcijos metu. Gaminamos šviesos spalvą (arba dažnį) greičiausiai įtakoja pH. „Firefly“ pliūpsnio dažnis taip pat skirsis atsižvelgiant į temperatūrą. Dėl žemesnės temperatūros blykstės dažnis yra lėtesnis.

Net jei gerai išmanote savo rajone esančius ugniažolių blykstės modelius, turite nepamiršti galimų mėgdžiojančių asmenų, bandančių apgauti savo kolegas židinius. Firefly patelės yra žinomos dėl savo sugebėjimo imituoja kitų rūšių blykstės modelius, triukas, kurį jie naudoja norėdami suvilioti nieko neįtariančius vyrus arčiau, kad jie galėtų lengvai pavalgyti. Negalima pralenkti, kai kurie vyriški židiniai taip pat gali kopijuoti kitų rūšių blyksnius.

Liuciferazė yra vertingas fermentas biomedicininiams tyrimams, ypač kaip genų ekspresijos žymeklis. Tyrėjai gali pažodžiui pamatyti geną darbe ar bakterijos buvimą, kai pažymėta luciferazė. Liuciferazė buvo plačiai naudojama siekiant padėti nustatyti maisto užterštumą bakterijomis.

Dėl luciferazės, kaip tyrimų priemonės vertės, laboratorijos turi didelę paklausą, o komercinis gyvų drugių derlius neigiamai paveikė židinių populiacijas kai kuriose vietose. Tačiau mokslininkai sėkmingai klonavo vienos žvirblinės rūšies luciferazės geną, Photinus pyralis, 1985 m., leidžianti plačiai gaminti sintetinę luciferazę.

Deja, kai kurios chemijos pramonės įmonės vis tiek išgauna luciferazę iš ugniažolių, o ne gamina ir parduoda sintetinę versiją. Tai iš tikrųjų suteikė atleidimą nuo ugniažolių galvų kai kuriuose regionuose, kur žmonės yra skatinami jų surinkti tūkstančiais per jų piko laiką vasaros poravimosi sezonas.

Vienoje Tenesio apygardoje 2008 m. Žmonės, norintys susigrąžinti pinigus, paprašė, kad ugniagesiai sugautų ir užšaldytų maždaug 40 000 vyrų. Kompiuterinis modeliavimas, kurį atliko viena tyrimų grupė, rodo, kad tokio derliaus populiacija gali būti netvari. Kadangi šiandien yra sintetinės luciferazės, toks pelėdžiukų derlius nėra būtinas.

• „Capinera“, Jonas L. Entomologijos enciklopedija. „Springer“, 2008 m.
• “„Firefly“ laikrodis.” Mokslo muziejus, Bostonas.
• “Kaip ir kodėl užsidega ugniagesiai?” Mokslinis amerikietis, Rugsėjo 5 d. 2005.
• “Ugniagesiai užsidega, kad pritrauktų ne tik bičiulius, bet ir plėšrūnus.” Amerikos mokslo pažangos asociacija, Rugpjūčio 21 d. 2018.
• _{Lee, Jonas. "Pagrindinė bioliuminescencijaDžordžijos universiteto Biochemijos ir molekulinės biologijos katedra.}
• _{"Modeliavimas derliaus poveikiui Firefly populiacijos išlikimui," Ekologinis modeliavimas, 2013.}