Meduza koja svijetli u mraku. Meduze, koralji, polipi. Divovska meduza Nomura - Lavlja griva

Dom

Moderna "zlatna ribica" bi trebala biti nanoveličina i fluorescirati zelenkastom svjetlošću

Dugi niz godina, zeleni fluorescentni protein (GFP) izgledao je kao beskorisna biohemijska radoznalost, ali je 1990-ih postao vrijedan alat u biologiji. Ova jedinstvena prirodna molekula ne fluorescira ništa gore od sintetičkih boja, ali je za razliku od njih bezopasna. Uz pomoć GFP-a možete vidjeti kako se stanica dijeli, kako impuls putuje duž nervnog vlakna ili kako se metastaze „šire“ po tijelu laboratorijske životinje. Danas se Nobelova nagrada za hemiju dodjeljuje trojici naučnika koji rade u Sjedinjenim Državama na otkriću i razvoju ovog proteina.

Da bi dobili prvu porciju novog proteina, istraživači su hvatali meduze ručnim mrežama - bacajući mrežu, poput starca iz Puškinove bajke. Najčudnije je da je čudni protein izolovan iz ovih meduza iz meduze nakon nekoliko decenija postao prava „zlatna ribica“ koja ispunjava najdraže želje ćelijskih biologa.

Šta je GFP?

GFP pripada najvećoj i najraznovrsnijoj grupi molekula u živim organizmima koji su odgovorni za mnoge biološke funkcije: proteine. Zaista je zelena, iako većina proteina nije obojena (otuda im i naziv - vjeverica).

Nekoliko obojenih proteina ima svoju boju zbog prisustva neproteinskih molekula - “makeweights”. Na primjer, hemoglobin u našoj krvi sastoji se od neproteinske crveno-smeđe molekule hema i bezbojnog proteinskog dijela - globina. GFP je čisti protein bez "aditiva": molekula lanca koja se sastoji od bezbojnih "karika" - aminokiselina. Ali nakon sinteze, ako ne čudo, onda se dogodi barem trik: lanac se sklupča u "lopticu", dobivajući zelenu boju i sposobnost emitiranja svjetlosti. U ćelijama meduze, GFP radi u tandemu s drugim proteinom koji emituje plavo svjetlo. GFP apsorbira ovo svjetlo i emituje zeleno. Zašto dubokomorska meduza Aequorea victoria svijetli? zeleno svjetlo

U slučaju meduza, ovo objašnjenje se ne uklapa: one se ne mogu aktivno kretati i oduprijeti strujama, pa čak i ako daju signale jedni drugima, same ne mogu plivati ​​"do svjetla".

Osamu Shimomura: Ne možete izvući meduzu bez poteškoća

Sve je počelo 1950-ih, kada je Osamu Shimomura počeo proučavati dubokomorske svjetleće meduze Aequorea victoria u Friday Harbor Marine Laboratory u Sjedinjenim Državama. Teško je zamisliti „prazniju“ naučnu radoznalost: ljude s naočarima zainteresiralo je zašto nepoznato želatinasto stvorenje svijetli u tami dubokog mora. Kad bih proučavao otrov meduza, bilo bi lakše zamisliti mogućnost praktične primjene.

Pokazalo se da je nemoguće uloviti meduze industrijskom kočom: one su teško povrijeđene, pa smo ih morali hvatati ručnim mrežama. Za olakšavanje "kreativnog" naučni rad pod vodstvom upornog Japanca koji su dizajnirali specijalni auto za rezanje meduza.

Ali naučna radoznalost, zajedno sa japanskom pedantnošću, dala je rezultate. Godine 1962. Shimomura i kolege objavili su članak u kojem su izvještavali o otkriću novog proteina nazvanog GFP. Najzanimljivije je da Shimomura nije bio zainteresovan za GFP, već za drugi protein meduze, aequorin. GFP je otkriven kao "srodni proizvod". Do 1979. Shimomura i kolege su detaljno okarakterizirali strukturu GFP-a, što je, naravno, bilo zanimljivo, ali samo za nekoliko stručnjaka.

Martin Chalfie: protein meduza bez meduze

Proboj se dogodio kasnih 1980-ih i ranih 1990-ih, predvođen Martinom Chalfiejem, drugim od "trojstva" nobelovaca. Koristeći metode genetskog inženjeringa (koje su se oblikovale 15-20 godina nakon otkrića GFP-a), naučnici su naučili da ubace GFP gen u bakterije, a zatim u složene organizme, te ih natjerali da sintetiziraju ovaj protein.

Ranije se vjerovalo da je za postizanje fluorescentnih svojstava GFP potrebno jedinstveno biohemijsko “okruženje” koje postoji u tijelu meduze. Chalfie je dokazao da se punopravni luminiscentni GFP može formirati i u drugim organizmima, dovoljan je jedan gen. Sada su naučnici imali taj protein „pod zaštitom“: ne u morskim dubinama, već uvijek pri ruci iu neograničenim količinama. Otvorili su se neviđeni izgledi za praktičnu primjenu.

Genetski inženjering omogućava da se GFP gen ubaci ne samo "negdje", već da se poveže sa genom za određeni protein koji zanima istraživača. Kao rezultat toga, ovaj protein se sintetizira sa svjetlećom etiketom, što omogućava da se vidi pod mikroskopom na pozadini hiljada drugih ćelijskih proteina.

Revolucionarna priroda GFP-a je u tome što vam omogućava da “označite” protein u živoj ćeliji, a sama ćelija ga sintetiše, a u eri prije GFP-a, gotovo sva mikroskopija se radila na “fiksnim” preparatima. U suštini, biohemičari su proučavali "snimke" bioloških procesa "u trenutku smrti", pretpostavljajući da je sve u lijeku ostalo kao što je bilo za vrijeme života. Sada je moguće posmatrati i snimiti na video mnoge biološke procese u živom organizmu.

Štand s voćem Rogera Tsiena

Treće Nobelovac, generalno, ništa nije „otkrio“. Naoružani tuđim znanjem o GFP-u i tehnikama genetskog inženjeringa, naučnici u laboratoriji Rogera Y. Tsiena počeli su da stvaraju nove fluorescentne proteine ​​koji bolje odgovaraju njihovim potrebama. Značajni nedostaci „prirodnog“ GFP-a su eliminisani. Konkretno, proteini iz meduza svijetle jako kada su ozračeni ultraljubičastim svjetlom, ali za proučavanje živih stanica puno je bolje koristiti vidljivo svjetlo. Osim toga, "prirodni" protein je tetramer (molekuli su sastavljeni u grupe od četiri). Zamislite da četiri špijuna (GFP) moraju nadgledati četiri jedinke („označene vjeverice“), sve dok se drže za ruke.

Promjenom pojedinačnih strukturnih elemenata proteina, Tsien i njegove kolege razvili su modifikacije GFP-a koje nisu imale ovih i niza drugih nedostataka. Sada ih koriste naučnici širom svijeta. Osim toga, Tsienov tim je stvorio "dugu" fluorescentnih proteina, u rasponu od plave do crveno-ljubičaste. Tsien je svoje šarene proteine ​​nazvao po plodovima odgovarajućih boja: mBanana, tdTomato, mStrawberry (jagoda), mCherry (trešnja), mPlum (šljiva) i tako dalje.

Tsien je učinio da lista njegovih razvoja izgleda kao štand s voćem ne samo u svrhu popularizacije. Prema njegovim riječima, kao što ne postoji jedno najbolje voće za sve slučajeve, ne postoji ni jedan najbolji fluorescentni protein: za svaki konkretan slučaj morate odabrati „svoj“ protein (a sada ima mnogo toga za izabrati). Arsenal raznobojnih proteina je potreban kada naučnici žele istovremeno pratiti nekoliko vrsta objekata u jednoj ćeliji (to se obično događa).

Novi korak u dizajnu fluorescentnih proteina bilo je stvaranje "fotoaktivabilnih" proteina. Oni ne fluoresciraju (pa stoga nisu vidljivi pod mikroskopom) sve dok ih istraživač ne „osvetli” uz pomoć kratkotrajnog zračenja posebno odabranim laserom. Laserski snop je sličan funkciji isticanja u kompjuterskim aplikacijama. Ako naučnika ne zanimaju svi proteinski molekuli, već samo na jednom određenom mjestu i počevši od određenog trenutka, onda može laserskim snopom "odabrati" ovo područje, a zatim promatrati šta se događa s tim molekulima. Na primjer, možete "aktivirati" jedan od desetina hromozoma, a zatim gledati kako "putuje" po ćeliji tokom diobe, a preostali hromozomi vam neće smetati.

Sada su naučnici otišli još dalje: nedavno su stvoreni fluorescentni kameleonski proteini, koji nakon posebnog zračenja mijenjaju boju, a te promjene su reverzibilne: molekul možete "prebacivati" iz jedne boje u drugu mnogo puta. Ovo dodatno proširuje mogućnosti proučavanja procesa u živoj ćeliji.

Zahvaljujući razvoju u poslednjoj deceniji, fluorescentni proteini su postali jedan od glavnih alata za istraživanje ćelija. Već je objavljeno oko sedamnaest hiljada naučnih članaka samo o GFP-u ili istraživanjima koja ga koriste. Godine 2006. laboratorija Friday Harbor u kojoj je otkriven GFP podigla je spomenik koji prikazuje molekul GFP, visok 1,4 m, odnosno oko sto miliona puta veći od originala.

GFP iz meduze Aequorea najbolji je dokaz da ljudi trebaju zaštititi raznolikost "beskorisnih" vrsta divljih životinja. Prije dvadesetak godina niko ne bi mogao ni zamisliti da će egzotični protein iz nepoznate meduze postati glavno oruđe ćelijske biologije 21. stoljeća. Više od stotinu miliona godina, evolucija je stvorila molekul s jedinstvenim svojstvima koje nijedan naučnik ili kompjuter ne bi mogao konstruirati „od nule“. Svaka od stotina hiljada biljnih i životinjskih vrsta sintetizira hiljade svojih bioloških molekula, od kojih velika većina još nije proučena. Možda ova ogromna živa arhiva sadrži mnogo onoga što će čovječanstvu jednog dana trebati.

Povećana dostupnost" visoke tehnologije"Molekularna biologija dovela je do toga da su se svjetleći proteini počeli koristiti ne samo u ozbiljnim istraživanjima.

Zelena fluorescentna mast

2000. godine, na zahtjev savremenog umjetnika Eduarda Kaca, francuski genetičar je "napravio" zelenog fluorescentnog zeca po imenu Alba. Eksperiment nije imao naučne ciljeve: Alba je bila “umjetničko djelo” umjetnika Katza u smjeru koji je on izmislio – transgena umjetnost. Zec (izvini, umjetničko djelo Katz) demonstriran je na raznim izložbama, konferencijama za novinare i drugim događajima, što je izazvalo veliku pažnju.

Godine 2002. Alba je neočekivano umro, a oko nesretne životinje je izbio skandal u štampi zbog kontradikcija između naučnika-izvođača i umjetnika-kupca. Braneći svog kolegu od Katzovih napada, francuski genetičari su, na primjer, tvrdili da Alba zapravo nije tako zelena i blistava kao što izgleda na fotografijama. Ali ako govorimo o umjetnosti, zašto je ne biste uljepšali pomoću Photoshopa?

Ljudski genetski inženjering je kontroverzan medicinska etika, stoga je malo vjerovatno da će se fluorescentni proteini koristiti u legalnim medicinskim ustanovama u dijagnostičke i slične svrhe. Međutim, može se pretpostaviti da će kozmetički saloni i drugi manje kontrolirani objekti biti zainteresirani za nove mogućnosti. Zamislite, na primjer, prirodne nokte ili usne (bez lakova i ruževa!), koji mijenjaju boju ovisno o osvjetljenju, pa čak i svijetle u mraku ako se nekome sviđa... Ili uzorak na koži formiran od vlastitih fluorescentnih stanica, koji postaje vidljiv, samo ako ga osvijetlite posebnom lampom, umjesto tetovažama, koje svi gledaju i koje se teško uklanjaju.

Vijesti o partnerima

V. LUNKEVICH.

Valerijan Viktorovič Lunkevič (1866-1941) - biolog, učitelj, izvanredni popularizator.

Rice. 1. Noćno svjetlo "Morska svijeća".

Rice. 3. Riba pecaroš.

Rice. 4. Sjajna riba.

Rice. 6. Grana koralja sa sjajnim polipima.

Rice. 5. Svjetleće glavonožaci.

Rice. 7. Ženka krijesnice.

Rice. 8. Svjetleći organ kod glavonožaca: a - svijetli dio, koji podsjeća na sočivo; b - unutrašnji sloj svetlećih ćelija; c - sloj srebrnih ćelija; d - sloj tamnih pigmentnih ćelija.

Ko od nas nije imao priliku da se divi toplom letnje veče zelenkasta svjetla krijesnica, koja seku kroz zrak poput strijele raznim pravcima? Ali koliko ljudi zna da su ne samo neke bube, već i druge životinje, posebno stanovnici mora i oceana, obdareni sposobnošću sjaja?

Svi koji su ljetovali na obali Crnog mora više puta su svjedočili jednom od najljepših prizora prirode.

Noć dolazi. More je mirno. Male mreške klize po njegovoj površini. Odjednom je na vrhu jednog od najbližih talasa bljesnula svjetlosna traka. Iza nje je bljesnula još jedna, treća... Ima ih mnogo. Na trenutak će zaiskriti i nestati zajedno sa slomljenim talasom, da bi ponovo zasjali. Stojiš i gledaš, očarani, u milione svjetala koje svojom svjetlošću preplavljuju more i pitaš - šta je bilo?

Ovu zagonetku nauka je odavno riješila. Ispostavilo se da svetlost emituju milijarde mikroskopskih stvorenja poznatih kao noćna svetla (slika 1). Topla ljetna voda pogoduje njihovom razmnožavanju, a oni tada jure morem u bezbrojnim hordama. U tijelu svake takve noćne svjetlosti rasute su žućkaste kuglice koje emituju svjetlost.

Hajdemo sada da „pređemo naprijed“ do jednog od tropskih mora i zaronimo u njegove vode. Ovdje je slika još veličanstvenija. Ovdje neke čudne životinje plutaju ili u smirenoj gomili ili same: izgledaju kao kišobrani ili zvona napravljena od gustog želea. To su meduze: velike i male, tamne i svijetleće ponekad plave, ponekad zelene, ponekad žute, ponekad crvenkaste. Među tim pokretnim raznobojnim “fenjerima” mirno, polako lebdi džinovska meduza, čiji je kišobran prečnika šezdeset do sedamdeset centimetara (Sl. 2). Ribe koje emituju svjetlost vidljive su u daljini. Mjesečeva riba strmoglavo juri, kao mjesec među ostalim sjajnim zvijezdama. Jedna riba ima oči koje žarko gori, druga ima nastavku na glavi, čiji vrh podsjeća na upaljenu električnu lampu, treća ima dugačku vrpcu sa „bateljkom“ na kraju koja visi s gornje vilice (Sl. 3. ), a neke svjetleće ribe potpuno su ispunjene sjajem zahvaljujući posebnim organima koji se nalaze duž njihovog tijela poput sijalica nanizanih na žicu (sl. 4).

Silazimo dole - tamo gde svetlost sunca više ne prodire, gde bi, čini se, trebalo da postoji večna, neprobojna tama. I tu i tamo „plamte“; i tu je noćna tama presječena zracima koji izviru iz tijela raznih svijetlećih životinja.

Na morskom dnu, među kamenjem i algama, roje se užareni crvi i mekušci. Njihova naga tijela prošarana su sjajnim prugama, mrljama ili mrljama, poput dijamantske prašine; na izbočinama podvodnih stijena nalaze se morske zvijezde preplavljene svjetlošću; Rak odmah zaroni u sve kutke svoje lovne teritorije, osvjetljavajući put ispred sebe ogromnim očima nalik špijunskoj traci.

Ali najveličanstveniji od svih je jedan od glavonožaca: potpuno je okupan zrakama jarko plave boje (Sl. 5). Trenutak - i svjetlo se ugasilo: kao da je električni luster ugašen. Potom se ponovo pojavljuje svjetlost - isprva slaba, zatim sve jača, sada je bačena u ljubičastu - bojama zalaska sunca. A onda se ponovo gasi, samo da bi na nekoliko minuta ponovo buknuo bojom delikatnog zelenog lišća.

U podvodnom svijetu možete vidjeti i druge živopisne slike.

Prisjetimo se dobro poznate grančice crvenog koralja. Ova grana je dom vrlo jednostavnih životinja - polipa. Polipi žive u ogromnim kolonijama koje izgledaju kao grmlje. Polipi grade svoj dom od kreča ili rožnate tvari. Takve nastambe nazivaju se polipnjaci, a grana crvenog koralja je čestica polipnjaka. Podvodne stijene na pojedinim mjestima potpuno su prekrivene cijelim šumarkom koraljnog grmlja različitih oblika i boja (sl. 6) sa mnogo sićušnih odaja u kojima se nalaze stotine hiljada polipa - životinja koje liče na male bijele cvjetove. U mnogim šumama polipa, čini se da su polipi zahvaćeni plamenom formiranim od brojnih svjetala. Svjetla ponekad gori neravnomjerno i isprekidano, mijenjajući boju: odjednom će zaiskriti ljubičastom svjetlošću, zatim će se pretvoriti u crvenu, ili će svjetlucati blijedoplavom i, prošavši kroz čitav niz prijelaza iz plave u zelenu, zamrznuti se na boje smaragda ili se gase, formirajući oko sebe crne senke, a tamo će opet plamtjeti prelive iskre.

Među stanovnicima zemlje postoje svjetleće životinje: to su gotovo u potpunosti bube. U Evropi postoji šest vrsta takvih buba. U tropskim zemljama ih ima mnogo više. Svi oni čine jednu porodicu lampirida, odnosno krijesnica. „Osvetljenje“ koje ponekad vrše ove bube je veoma spektakularan spektakl.

Jedne noći bio sam u vozu iz Firence za Rim. Odjednom su mi pažnju privukle iskre koje su letjele u blizini kočije. Isprva bi se mogli zamijeniti za varnice koje emituje dimnjak lokomotive. Gledajući kroz prozor, vidio sam da naš voz juri naprijed kroz lagani, prozirni oblak satkan od sitnih zlatnoplavih svjetala. Svuda su svetlucale. Kružile su, probijale zrak blistavim lukovima, sjekle ga u različitim smjerovima, ukrštale se, tonule i ponovo rasplamsavale u tami noći, padale na zemlju na ognjenoj kiši. I voz je jurio sve dalje i dalje, obavijen magičnim velom svetla. Ovaj nezaboravni spektakl trajao je pet minuta, pa i više. Tada smo pobjegli iz oblaka zapaljenih čestica prašine, ostavljajući ih daleko iza nas.

Bilo je to bezbroj krijesnica, naš voz se zabio usred ovih insekata neupadljivog izgleda, okupljenih u tihoj, toploj noći, očigledno u sezona parenja tvog života. (Sličan fenomen se može zapaziti ne samo u mediteranskim zemljama, već i kod nas u Rusiji. Ako idete vozom do obale Crnog mora u toploj i ne kišovitoj večeri u drugoj polovini ljeta, pogledajte ekstravaganciju koju opisuje autor u blizini grada Tuapse jer ima mnogo tunela, puno skretanja i jedan kolosijek, voz ne ide baš brzo, a let krijesnica je fascinantan prizor. Yu.M.)

Određene vrste krijesnica emituju svjetlost relativno visokog intenziteta. Postoje krijesnice koje sijaju tako jako da na mračnom horizontu iz daljine ne možete odmah odrediti da li je ispred vas zvijezda ili krijesnica. Postoje vrste kod kojih i mužjaci i ženke sijaju podjednako dobro (na primjer, talijanske krijesnice). Konačno, postoje i vrste buba kod kojih mužjak i ženka sijaju drugačije, iako izgledaju isto: kod mužjaka je luminiscentni organ bolje razvijen i djeluje energičnije nego kod ženke. Kada je ženka nerazvijena, ima samo rudimentarna krila ili ih uopće nema, a mužjak je normalno razvijen, onda se opaža nešto drugačije: kod ženke luminiscentni organi funkcionišu mnogo jače nego kod mužjaka; što je ženka nerazvijenija, što je nepomičnija i bespomoćnija, to je njen svijetleći organ svjetliji. Najbolji primjer ovdje je takozvani “Ivanov crv”, koji uopće nije crv, već ličinka slična ženka posebne vrste buba krijesnica (Sl. 7). Mnogi od nas su se divili njegovoj hladnoći, čak i svjetlosti koja se probijala kroz lišće žbunja ili trave. Ali postoji još zanimljiviji prizor - sjaj ženke druge vrste krijesnica. Neupadljiv danju, nalik na annelid crva, noću se bukvalno kupa u zracima vlastite veličanstvene plavkasto-bijele svjetlosti zahvaljujući obilju blistavih organa.

Međutim, nije dovoljno diviti se sjaju živih bića. Potrebno je znati šta uzrokuje sjaj stanovnika podvodnog i kopnenog svijeta i kakvu ulogu igra u životima životinja.

Unutar svakog noćnog sjaja, uz pomoć mikroskopa, možete vidjeti mnoga žućkasta zrna - to su svjetleće bakterije koje žive u tijelu noćnog sjaja. Emitujući svjetlost, one čine da ove mikroskopske životinje blistaju. Isto se mora reći i za ribu čije su oči poput upaljenih fenjera: njihov sjaj uzrokuju svjetleće bakterije koje su se nastanile u ćelijama svijetlećeg organa ove ribe. Ali sjaj životinja nije uvijek povezan s aktivnošću svijetlećih bakterija. Ponekad svjetlost proizvode posebne svijetleće ćelije same životinje.

Luminiscentni organi različitih životinja građeni su prema istom tipu, ali su neki jednostavniji, dok su drugi složeniji. Dok svijetleći polipi, meduze i morske zvijezde Cijelo tijelo svijetli, neke vrste rakova imaju samo jedan izvor svjetlosti - velike oči, slične teleskopu. Međutim, među svijetlećim životinjama jedno od prvih mjesta s pravom pripada glavonošcima. To uključuje hobotnicu, koja ima sposobnost da mijenja boju svojih vanjskih omotača.

Koji organi uzrokuju sjaj? Kako su izgrađeni i kako funkcionišu?

U koži glavonožaca nalaze se mala tvrda tijela ovalnog oblika. Prednji dio ovog tijela, gledajući prema van, potpuno je proziran i nešto je sličan očnom sočivu, a stražnji, najvećim dijelom, obavijen je crnom ljuskom pigmentnih ćelija (Sl. 8). Neposredno ispod ove školjke leže srebrnaste ćelije u nekoliko redova: one čine srednji sloj svjetlećeg organa mekušaca. Ispod njega su ćelije složenog oblika koje liče nervnih elemenata retina oka. Oni oblažu unutrašnju površinu ovog tijela ("aparat"). Takođe emituju svetlost.

Dakle, "sijalica" glavonožaca sastoji se od tri različita sloja. Svjetlost oslobađaju ćelije unutrašnjeg sloja. Odražavajući se od srebrnastih ćelija srednjeg sloja, prolazi kroz prozirni kraj "sijalice" i izlazi.

Još jedan zanimljiv detalj u ovom svjetlećem "aparatu". U koži glavonožaca, pored svakog takvog tijela, nalazi se nešto slično konkavnom ogledalu ili reflektoru. Svaki takav reflektor u "sijalici" mekušaca sastoji se, pak, od dvije vrste ćelija: tamnih pigmentnih ćelija koje ne propuštaju svjetlost, ispred kojih se nalaze redovi srebrnastih ćelija koje reflektiraju svjetlost.

Dok tijelo živi, ​​u njegovim ćelijama se odvijaju različiti hemijski procesi. U vezi sa ovim procesima u organizmu nastaju raznih oblika energija: toplinska, zahvaljujući kojoj se zagrijava; mehanički, od kojih zavise njegovi pokreti; električni, koji je povezan s radom njegovih nerava. Svetlost je takođe posebna vrsta energije koja nastaje pod uticajem unutrašnjeg rada koji se odvija u telu. Supstanca svjetlećih bakterija i onih stanica koje čine svjetleće aparate životinja, kada se oksidira, emitira svjetlosnu energiju.

Kakvu ulogu igra sjaj u životima životinja? Još uvijek nije bilo moguće odgovoriti na ovo pitanje u svakom pojedinačnom slučaju. Ali teško da može biti ikakve sumnje o prednostima sjaja za mnoge životinje. Sjajne ribe i rakovi žive na dubinama gdje sunčeva svetlost ne prodire. U mraku je teško razaznati što se događa uokolo, ući u trag plijen i na vrijeme pobjeći od neprijatelja. U međuvremenu, svjetleće ribe i rakovi se vide i imaju oči. Sposobnost sjaja olakšava im život.

Osim toga, znamo kako neke životinje privlači svjetlost. Riba kojoj iz glave viri nešto poput sijalice, ili morska udlica s dugačkim pipkom nalik na uže "sa baterijskom lampom" na kraju, koriste svjetleće organe da privuku plijen. Glavonožac je u tom pogledu još sretniji: njegova promjenjiva, preljevna svjetlost neke privlači, druge plaši. Neke vrste malih svjetlećih rakova u trenutku opasnosti emituju mlazove blistave tvari, a nastali svijetleći oblak ih skriva od neprijatelja. Konačno, kod nekih životinja, sjaj služi kao sredstvo za pronalaženje i privlačenje jednog spola životinje drugom: mužjaci tako pronalaze ženke ili ih, obrnuto, privlače k ​​sebi. Shodno tome, sjaj životinja je jedna od adaptacija kojima su tako bogate divlje životinje, jedno od oružja u borbi za egzistenciju.

Bioluminiscencija je sposobnost živih organizama da sijaju. Zasnovan je na hemijskim procesima u kojima se oslobođena energija oslobađa u obliku svjetlosti. Bioluminiscencija služi za privlačenje plijena, partnera, komunikacije, upozorenja, kamuflaže ili odvraćanja.

Naučnici vjeruju da se bioluminiscencija pojavila u fazi prijelaza iz anaerobnih u aerobne oblike života kao zaštitna reakcija drevnih bakterija prema “otrovu” – kisiku, koji su zelene biljke oslobađale tijekom fotosinteze. Bioluminiscencija se nalazi u bakterijama, gljivama i prilično širokom spektru predstavnika životinjske klase - od protozoa do hordata. Ali posebno je čest među rakovima, insektima i ribama.

Bakterije pomažu organizmima da “stvore” svjetlost ili se sami nose s tim zadatkom. U ovom slučaju svjetlost može emitovati i cijela površina tijela i posebni organi - žlijezde, uglavnom kožnog porijekla. Potonji su prisutni u mnogim morskim životinjama, a među kopnenim životinjama - u insektima, nekim kišnim glistama, stonogama itd.

Obična krijesnica

Možda najpoznatiji od bioluminiscenta. Porodica krijesnica ( Lampyridae) ima oko 2000 vrsta. Tropi i suptropi se mogu pohvaliti najvećom raznolikošću ovih buba, ali na teritoriji bivši SSSR Bilo je samo sedam rodova i oko 20 vrsta ovih insekata. Pa, njima uopšte ne treba svetlo „da bi nama bilo svetlo“. mračna noć“, već za međusobnu komunikaciju, bilo da se radi o pozivnim signalima mužjaka u potrazi za ženkama, mimikriji (pod ambijentalnim osvjetljenjem, na primjer, svjetlo sijalice ili Mjeseca koji osvjetljava travu), odbrani teritorije itd.

Obična krijesnica / ©Flickr

Nochesvetka

Noctiluca scintillans, ili noćno svjetlo, pripada vrsti takozvanih dinoflagelata. Ponekad se nazivaju i dinoflagelatnim algama zbog njihove sposobnosti fotosinteze. Zapravo, većina njih su flagelati s razvijenom unutarstaničnom ljuskom. Upravo su dinoflagelati zaslužni za čuvene „crvene plime“, fenomene koji su koliko zastrašujući, toliko i lepi. Ali posebno je veličanstveno, naravno, plavo "osvjetljenje" noćnih svjetala, koje se noću mogu promatrati u vodama mora, oceana i jezera. I crvena boja i plavi sjaj uzrokovani su obiljem ovih nevjerovatnih sićušnih organizama u vodi.

Voda “osvijetljena” noćnim svjetlima / ©Flickr

Grdobina

Ova nevina vrsta koščate ribe u obliku ribiča dobila je svoje ime zbog izuzetno neatraktivnog izgleda. Procijenite sami:

Dubokomorski grdobina / ©Flickr

Morski đavoli imaju „loš zalogaj“, zbog čega su im usta stalno otvorena i iz njih vire oštri, šiljasti zubi. Tijelo ribe prekriveno je velikim brojem kožnih izraslina, tuberkula i plakova. Nije iznenađujuće što ovi morski "kvazimodosi" više vole živjeti na velikim dubinama - očito se tako skrivaju od neljubaznih očiju. Ali ozbiljno, ove ribe su veoma zanimljive. Od ostalih stanovnika podvodni svijet Odlikuje ih, između ostalog, prednji dio leđne peraje, koji se nalazi neposredno iznad usta. Potrebna je ova blistava "baterijska lampa". grdobina ne da osvetli put, već da privuče plen.

Gljivice

Ništa manje iznenađujuće nisu ni drugi bioluminescenti - rod gljivica iz porodice gljivica. Ranije se ovaj rod zvao Bolitiphila, što znači „ljubitelj gljiva“. Sada je preimenovan u Arachnocampa- “larva pauka”. Činjenica je da larva ovog komarca plete prave mreže. Tek što su se izlegle na svijet, larve su dugačke samo 3-5 mm, ali u završnoj fazi razvoja narastu do 3 cm većina svojim životom, dakle, da bi nahranili i privukli plijen, pletu nešto poput svilenog gnijezda na stropu pećina, obješeno niz krajeve ljepljivih niti, koje ističu vlastitim tijelima. Rasprostranjen u pećinama i špiljama u Australiji i Novom Zelandu.

Larve gljiva gljiva / ©Flickr

neonska gljiva

Nažalost, ovo je čudo prirode - zapanjujuće lijepa luminescentna gljiva Chlorophos Mycena– nećete ga naći na našim prostorima. Da biste to vidjeli, trebali biste otići u Japan ili Brazil. Čak i tamo ćete morati čekati kišnu sezonu, kada se ove nevjerojatne zelene pečurke pojavljuju iz doslovno „plamtećih“ spora.

Ne zna se da li je ovo čudo jestivo ili ne. Međutim, malo ko bi se usudio servirati tako svijetleći tanjir uz stol. Ako se odlučite potražiti, preporučujemo da pogledate u podnožje stabala, pored otpalih ili posječenih grana, gomile lišća ili jednostavno na vlažnom tlu.

Neonske pečurke / ©Flickr

Džinovske lignje

Ovo je najveća bioluminiscentna lignja ( Taningia danae) i, vjerovatno, najljepši pogled na ove životinje uopće. Nauka zna za primjerak čija je dužina bila 2,3 m, a težina oko 161 kg! Međutim, nije tako lako vidjeti ovu veličanstvenu ljepotu: živi na dubini od oko 1000 m i nalazi se u tropskim i suptropskim vodama. Uprkos lepoti Taningia danae- agresivni grabežljivac. Prije nego što nasrne na plijen, lignja emituje kratke bljeskove svjetlosti pomoću posebnih organa koji se nalaze na njenim pipcima. Čemu služe ovi blicevi? Pa, očigledno ne da „upozorimo“ žrtvu. Naučnici vjeruju da su potrebni ili za zasljepljivanje stanovnika dubokog mora ili za procjenu udaljenosti do mete. Šarena emisija također pomaže životinji da zavede ženku.

Divovska bioluminiscentna lignja / ©Flickr

Meduze se s pravom mogu nazvati jednim od najmisterioznijih stanovnika morskih dubina, što izaziva zanimanje i određeni strah. Ko su oni, odakle su došli, koje sorte postoje u svijetu, kakav im je životni ciklus, jesu li opasni kao što priča narodna glasina - o svemu ovome želim sigurno znati.

Meduze su se pojavile prije više od 650 miliona godina, što ih čini jednim od najstarijih organizama na Zemlji.

Oko 95% tijela meduza je voda, koja je i njihovo stanište. Većina meduza živi u slanoj vodi, iako postoje vrste koje preferiraju slatku vodu. Meduza - faza životni ciklus predstavnici roda Medusozoa, "morski mliječ" izmjenjuje se s nepokretnom aseksualnom fazom nepomičnih polipa, od kojih nastaju pupanjem nakon sazrijevanja.

Naziv je uveo u 18. vijeku Carl Linnaeus, koji je u ovim čudnim organizmima vidio određenu sličnost sa mitskom Gorgonom Meduzom, zbog prisustva pipaka koji lepršaju poput kose. Uz njihovu pomoć, meduza hvata male organizme koji joj služe kao hrana. Pipci mogu izgledati kao duge ili kratke, šiljaste niti, ali su svi opremljeni ubodnim ćelijama koje omamljuju plijen i olakšavaju lov.

Životni ciklus scifoida: 1-11 - aseksualna generacija (polip); 11-14 - seksualna generacija (meduze).

Užarene meduze

Svako ko je vidio kako morska voda svijetli u tamnoj noći teško da će moći zaboraviti ovaj spektakl: bezbroj svjetala obasjava duboko more, svjetlucaju poput dijamanata. Razlog za ovu nevjerovatnu pojavu su najmanji planktonski organizmi, uključujući i meduze. Fosforna meduza se smatra jednom od najljepših. Ne sreće se često, živi u bentoskoj zoni u blizini obala Japana, Brazila i Argentine.

Promjer svjetlećeg kišobrana meduze može doseći 15 centimetara. Živeći u mračnim dubinama, meduze su prisiljene prilagođavati se uvjetima, osigurati sebi hranu, kako ne bi potpuno nestale kao vrsta. Zanimljiva je činjenica da tijela meduza nemaju mišićna vlakna i ne mogu se oduprijeti vodenim tokovima.

Kako spore meduze, koje plivaju po volji struje, ne mogu pratiti pokretne rakove, sitne ribe ili druge planktonske stanovnike, moraju se poslužiti trikom i prisiliti ih da doplivaju do grabežljivog otvora za usta. A najbolji mamac u tami donjeg prostora je svjetlost.

Tijelo svjetleće meduze sadrži pigment - luciferin, koji se oksidira pod utjecajem posebnog enzima - luciferaze. Jarko svjetlo privlači žrtve poput moljaca na plamen svijeće.

Neke vrste svetlećih meduza, kao što su Rathkea, Equorea, Pelagia, žive blizu površine vode i okupljaju se u velike količine bukvalno gori more. Neverovatna sposobnost emitovanja svetlosti zainteresovala je naučnike. Fosfori su uspješno izolovani iz genoma meduza i uvedeni u genome drugih životinja. Rezultati su se pokazali prilično neobični: na primjer, miševima čiji je genotip promijenjen na ovaj način počele su rasti zelene dlake.

Otrovna meduza - Morska osa

Danas je poznato više od tri hiljade meduza, a mnoge od njih su daleko od bezopasnih za ljude. Sve vrste meduza imaju ubodne ćelije "nabijene" otrovom. Pomažu paralizirati žrtvu i nositi se s njom bez ikakvih problema. Bez pretjerivanja, za ronioce, plivače i ribolovce predstavljena je meduza pod nazivom Morska osa. Glavno stanište takvih meduza su tople tropske vode, a posebno ih ima na obali Australije i Oceanije.

Prozirna tijela blijedoplave boje nevidljiva su u toploj vodi tihih pješčanih uvala. Mala veličina, naime, do četrdeset centimetara u promjeru, također nije privlačna posebnu pažnju. U međuvremenu, otrov jednog pojedinca dovoljan je da pošalje pedesetak ljudi u raj. Za razliku od svojih fosforescentnih kolega, morske ose mogu promijeniti smjer, lako pronalazeći neoprezne plivače. Otrov koji ulazi u tijelo žrtve uzrokuje paralizu glatkih mišića, uključujući respiratornog trakta. Nalazeći se u plitkoj vodi, osoba ima male šanse da bude spašena, ali čak i ako medicinska njega blagovremeno je pružena i osoba nije umrla od gušenja na mjestima ugriza, uzrokujući jake bolove i ne zarastaju više dana.

Opasni mališani - Irukandji meduze

Sličan efekat na ljudsko tijelo, sa jedinom razlikom što stepen oštećenja nije toliko dubok, su malene meduze Irukandji, koje je opisao Australac Jack Barnes 1964. godine. On je, kao pravi naučnik koji se zalaže za nauku, iskusio dejstvo otrova ne samo na sebe, već i na sopstvenog sina. Simptomi trovanja - jaka glavobolja i bolovi u mišićima, grčevi, mučnina, pospanost, gubitak svijesti - sami po sebi nisu fatalni, ali je glavni rizik naglo povećanje krvnog tlaka kod osobe koja je lično upoznala Irukandžija. Ako žrtva ima problema sa kardiovaskularni sistem, tada je vjerovatnoća smrti prilično visoka. Veličina ove bebe je oko 4 centimetra u prečniku, ali njeni tanki vretenasti pipci dosežu 30-35 centimetara dužine.

Svijetla ljepotica - Physalia meduza

Još jedan vrlo opasan stanovnik tropskih voda za ljude je Physalia - Morski brod. Njen kišobran je obojen u jarke boje: plava, ljubičasta, ljubičasta i lebdi na površini vode, pa je vidljiv iz daljine. Čitave kolonije atraktivnog morskog "cvijeća" privlače lakovjerne turiste, pozivajući ih da ih što prije pokupe. Tu vreba glavna opasnost: dugi, do nekoliko metara, opremljeni pipcima ogromna količina ubodne ćelije. Otrov djeluje vrlo brzo, izaziva teške opekotine, paralizu i poremećaj rada kardiovaskularnog, respiratornog i centralnog nervnog sistema. Ako se sastanak dogodio na velikoj dubini ili jednostavno daleko od obale, onda bi njegov ishod mogao biti najtužniji.

Divovska meduza Nomura - Lavlja griva

Pravi džin je Nomura Bell, kojeg nazivaju i Lavlja griva zbog neke sličnosti s kraljem zvijeri. Prečnik kupole može doseći dva metra, a težina takve "bebe" dostiže dvije stotine kilograma. Živi dalje Daleki istok, V priobalne vode ah Japan, uz obalu Koreje i Kine.

Ogromna dlakava loptica, koja pada u ribarske mreže, oštećuje ih, nanosi štetu ribarima i udara ih samima kada se pokušaju oslobode. Čak i ako njihov otrov nije fatalan za ljude, susreti sa "lavljom grivom" rijetko se odvijaju u prijateljskoj atmosferi.

Dlakava cijaneja - najveća meduza u okeanu

Cyanea se smatra jednom od najvećih meduza. Živeći u hladnim vodama, dostiže najveće veličine. Najdivovskiji primjerak otkrili su i opisali naučnici krajem 19. Sjeverna Amerika: njegova kupola je bila 230 centimetara u prečniku, a dužina pipaka je bila 36,5 metara. Pipaka ima puno, sakupljeni su u osam grupa, od kojih svaka ima od 60 do 150 komada. Karakteristično je da je kupola meduze podijeljena na osam segmenata, koji predstavljaju svojevrsnu osmougaonu zvijezdu. Srećom, ne žive u Azovskom i Crnom moru, tako da ne morate da brinete o njima kada idete na more da se opustite.

Ovisno o veličini, mijenja se i boja: veliki primjerci su obojeni svijetlo ljubičastom ili ljubičasta, manji - u narandžastoj, roze ili bež boji. Cianeans žive u površinske vode, rijetko spuštajući se u dubinu. Otrov nije opasan za ljude, izaziva samo neugodno peckanje i plikove na koži.

Upotreba meduza u kuvanju

Broj meduza koje žive u morima i okeanima Globe zaista ogroman, i nijedna vrsta nije u opasnosti od izumiranja. Njihova upotreba je ograničena njihovom žetvom, ali ljudi već dugo koriste blagotvorna svojstva meduza u medicinske svrhe i uživaju u njihovom ukusu u kuhanju. U Japanu, Koreji, Kini, Indoneziji, Maleziji i drugim zemljama, meduze se odavno jedu, nazivajući ih "kristalnim mesom". Njegove prednosti su zbog visokog sadržaja proteina, albumina, vitamina i aminokiselina, te mikroelemenata. A kada se pravilno pripremi, ima veoma prefinjen ukus.

“Meso” meduze dodaje se u salate i deserte, suši i rolnice, supe i glavna jela. U svijetu u kojem rast populacije stalno prijeti pojavom gladi, posebno u nerazvijenim zemljama, proteini iz meduza mogu biti dobra pomoć u rješavanju ovog problema.

Meduze u medicini

Upotreba meduza za proizvodnju lijekova tipična je, u većoj mjeri, u onim zemljama u kojima je njihova upotreba kao hrana odavno prestala biti predmet iznenađenja. Uglavnom se radi o zemljama koje se nalaze u priobalnim područjima, gdje se meduze direktno hvataju.

U medicini se preparati koji sadrže prerađena tijela meduza koriste za liječenje neplodnosti, gojaznosti, ćelavosti i sijede kose. Otrov izvađen iz ubodnih ćelija pomaže u suočavanju sa bolestima ORL organa i normalizaciji krvnog pritiska.

Savremeni naučnici se bore da pronađu lek koji može da pobedi kancerogene tumore, ne isključujući mogućnost da će i meduze pomoći u ovoj teškoj borbi.

“...Cijelo more gori od požara. Plavi se igraju na vrhovima talasa gems. Na mjestima gdje vesla dodiruju vodu, duboke sjajne pruge svijetle magičnim sjajem. Rukom dodirujem vodu, a kada je vratim, šaka užarenih dijamanata pada, a nježna, plavkasta, fosforescentna svjetla dugo gore na mojim prstima. Danas je jedan od takvih magične noći, za koju ribari kažu: "More gori!"
(A.I. Kuprin.)

Jeste li ikada vidjeli takvu sliku dok ste se odmarali na moru? da li je istina neverovatan fenomen? Danas ću vam reći zašto more sija?

Sposobnost živih bića da sijaju naziva se bioluminiscencija. Može da sija gljive, krijesnice, neke vrste meduza i riba. Mehanizam luminiscencije je sličan kod svih organizama. Svi imaju luminiscentne ćelije koji sadrže supstancu luciferin. Pod uticajem kiseonika dolazi do oksidacije i oslobađanja kvanta svetlosti.

Bioluminiscencija kod meduza.

Sjaj ctenofora.

Sjaj obalnih voda, koji je tako sjajno opisao Aleksandar Kuprin, evocira fito- i zooplankton. To mogu biti ctenofore, sićušni rakovi. Ali najčešće je ujednačen i snažan sjaj posljedica masivnog razvoja mikroskopske alge– dinoflagelati, odnosno planktonska alga Nočesvetka (Noctiluca scintillans). Može se vidjeti samo kroz mikroskop. Telo noćnog sjaja je providna ćelija sa repom-flagelom. Tokom po litru morske vode može se naći nekoliko miliona noćnih ćelija! Zahvaljujući tome more gori svjetlima.

Alge noćnog svjetla (Noctiluca scintillans)

Ogromno nakupljanje noćnog sjaja.

U našoj zemlji možete vidjeti ovu čaroliju prirode u Crnom, Azovskom i Ohotskom moru. Bolje ga je gledati tihih, toplih, tamnih noći, kada dođe oluja potpuni mir. Vrhunac sjaja se javlja u kraj jula – septembar– period masovnog ljetno-jesenjeg razvoja planktona. Možda se zbog toga Svjetski dan pomorstva obilježava 24. septembra, kada je more tako elegantno?! :) Spektakl blistavog mora jedan je od najfascinantnijih prirodne pojave. Želim vam sreću da ga vidite!