Как светулките произвеждат светлина?

Здрачът трептя от светулки потвърждава, че е дошло лятото. Като дете може би сте уловили тези така наречени грешки в ръцете си и сте надничали през пръстите си, за да ги наблюдавате как светят, чудейки се как точно очарователни светулки произвеждат светлина.

Светулки създайте светлина по подобен начин на това как работи светещ пръчка. Светлината е резултат от химическа реакция или хемилуминесценция. Когато в живия организъм възникне светлинна химическа реакция, учените наричат ​​това свойство биолуминесценция. най-много биолюминесцентни организми живеят в морска среда, но светулките са сред наземните същества, способни да произвеждат светлина.

Ако погледнете внимателно възрастна светулка, ще видите, че последните два или три коремни сегмента изглеждат различно от останалите. Тези сегменти съдържат светлинно произвеждащия орган, ефективна структура, която произвежда светлина, без да губи топлинна енергия. Ако някога сте докоснали крушка с нажежаема жичка, след като е изминала няколко минути, знаете, че е горещо. Ако светлинният орган на светулката излъчва сравнима топлина, насекомото ще срещне хрупкав край.

При светулките химическата реакция, която ги кара да светят, зависи от ензим, наречен луцифераза. Не се подвеждайте от името му; този ензим не е работа на дявола. Луцифер идва от латинското LUCIS, което означава светлина и Ferre, което означава да нося. луцифераза е буквално, тогава ензимът, който носи светлина.

Биолюминесценцията на Firefly изисква присъствието на калций, аденозин трифосфат, химически луциферан и ензим луцифераза в лекия орган. Когато кислородът се въведе в тази комбинация от химически съставки, той задейства реакция, която произвежда светлина.

Наскоро учените откриха, че азотният оксид играе ключова роля за допускането на кислорода да влезе в светлинния орган на светлината и да започне реакцията. При липса на азотен оксид, кислородните молекули се свързват с митохондриите на повърхността на клетките на леките органи и не могат да влязат в органа, за да предизвикат реакцията. Така че не може да се произвежда светлина. Когато присъства, азотният оксид се свързва с митохондриите, позволявайки на кислорода да влезе в органа, комбинира се с другите химикали и генерира светлина.

Освен че са маркери на видовете за привличане на половинки, биолуминесценцията е сигнал и за хищниците на светулки, като прилепи, че те ще имат горчив вкус. В проучване, публикувано в броя на списанието за август 2018 г. Научен напредък, изследователите откриха, че прилепите са яли по-малко светулки, когато светлините са светели.

Светлинно произвеждащите светулки мигат в уникален за вида им модел и цвят и тези модели светкавици могат да бъдат използвани за идентифицирането им. Да се ​​научиш да разпознаваш видовете светулки във вашия район изисква познаване на дължината, броя и ритъма на техните светкавици, интервала на време между светкавиците им, цветът на светлината, която произвеждат, предпочитаните от тях модели на полета и времето на нощта, когато те обикновено мигат.

Скоростта на светкавицата на светкавицата се контролира чрез освобождаване на АТФ по време на химическата реакция. Цветът (или честотата) на произведената светлина вероятно се влияе от рН. Скоростта на светкавицата на светулка също ще варира в зависимост от температурата. По-ниските температури водят до по-бавни скорости на светкавицата.

Дори и да сте добре запознати със светкавичните модели на светулки във вашия район, трябва да имате предвид възможните имитатори, които се опитват да заблудят колегите си светулки. Женските светулки са известни със способността си да го правят имитират светкавичните модели на други видове, трик, който използват, за да примамят нищо неподозиращи мъже, за да могат да получат лесно хранене. За да не бъдем излишни, някои мъжки светулки могат да копират и светкавичните модели на други видове.

Луциферазата е ценен ензим за биомедицински изследвания, по-специално като маркер на генната експресия. Изследователите могат буквално да видят ген по време на работа или наличието на бактерия, когато луциферазата е маркирана. Луциферазата се използва широко, за да помогне за идентифициране на замърсяването на храните от бактерии.

Поради стойността си като инструмент за изследване, луциферазата е силно търсена от лаборатории, а търговската реколта от живи светулки се отразява негативно на популациите на светулки в някои райони. Учените обаче успешно клонират гена на луциферазата от един вид светулка, т.е. Photinus pyralis, през 1985 г., което позволява мащабното производство на синтетична луцифераза.

За съжаление, някои химически компании все още извличат луцифераза от светулки, а не произвеждат и продават синтетичната версия. Това на практика натрупа богатство върху главите на светулки в някои региони, където хората се насърчават да ги събират от хилядите по време на пика на своята летен сезон на чифтосване.

В един окръг Тенеси през 2008 г. хората, нетърпеливи да спечелят търсенето на една компания за светулки, уловени и замразени приблизително 40 000 мъже. Компютърното моделиране от един изследователски екип предполага, че това ниво на реколтата може да е неустойчиво за такава популация на светулки. С наличността на синтетична луцифераза днес подобни реколти на светулки с цел печалба са напълно ненужни.

• Капинера, Джон Л. Енциклопедия на ентомологията. Спрингер, 2008г.
• “Firefly Watch.” Музей на науката, Бостън.
• “Как и защо светят светлините?” Научен американец, 5 септември 2005.
• “Светулките светят, за да привлекат приятели, но също така и за да определят хищници.” Американска асоциация за напредък на науката, 21 август. 2018.
• _{Лий, Джон. "Основна биолуминесценция. "Катедра по биохимия и молекулярна биология, Университет на Джорджия.}
• _{"Моделиране на ефектите на реколтата върху постоянството на населението на светулки," Екологично моделиране, 2013.}