Kaip užsidega ugniagesiai?

Fermentas, vadinamas luciferaze, sukelia šių žaibo blakių švytėjimą

Getty Images / James Jordan fotografija

Prieblandos mirgėjimas ugniagesiai patvirtina, kad vasara atėjo. Galbūt vaikystėje užfiksavote tas vadinamąsias žaibo klaidas suglaustose rankose ir žiūrėjote pro pirštus, kad stebėtumėte, kaip jos šviečia, ir stebėjote, kaip jos žavingos ugniažolės gaminti šviesą.

Bioliuminescencija ugniagesiuose

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

Jei atidžiai pažvelgsite į suaugusį ugniagesį, pamatysite, kad paskutiniai du ar trys pilvo segmentai atrodo kitaip nei kiti. Šiuos segmentus sudaro šviesą gaminantis organas – efektyvi struktūra, kuri gamina šviesą neprarandant šilumos energijos. Jei kada nors palietėte kaitrinę lemputę, kai ji įjungė kelias minutes, žinote, kad ji karšta. Jei ugniagesio šviesos organas skleistų panašią šilumą, vabzdys sulauktų traškios galinės.

Liuciferazė priverčia juos švytėti

Ugnialapiuose cheminė reakcija, dėl kurios jos švyti, priklauso nuo fermento, vadinamo luciferaze. Nesileiskite suklaidinti jo pavadinimo; šis fermentas nėra velnio darbas. Liuciferis kilęs iš lotynų kalbos šviesos , reiškiantis šviesą ir nešti , reiškiantis neštis. Liuciferazė pažodžiui, tai fermentas, nešantis šviesą.

Firefly bioliuminescencijai reikalingas kalcio, adenozino trifosfato, cheminio luciferano ir fermento luciferazės buvimas šviesos organe. Kai deguonis patenka į šį cheminių ingredientų derinį, jis sukelia reakciją, kuri gamina šviesą.

Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kad azoto oksidas atlieka pagrindinį vaidmenį leidžiant deguoniui patekti į ugniagesių šviesos organą ir inicijuoti reakciją. Trūkstant azoto oksido, deguonies molekulės jungiasi prie mitochondrijų šviesiųjų organų ląstelių paviršiuje ir negali patekti į organą, kad sukeltų reakciją. Taigi šviesos negalima gaminti. Jei yra, azoto oksidas jungiasi prie mitochondrijų, todėl deguonis patenka į organą, susijungia su kitomis cheminėmis medžiagomis ir sukuria šviesą.

Be to, kad bioliuminescencija yra porų traukos rūšis, ji taip pat yra signalas ugniagesių plėšrūnams, tokiems kaip šikšnosparniai, kad jie bus kartaus skonio. Tyrime, paskelbtame žurnalo 2018 m. rugpjūčio numeryje Mokslo pažanga , mokslininkai išsiaiškino, kad šikšnosparniai suvalgė mažiau ugniagesių, kai ugniažolės švytėjo.

Fireflies blyksnių būdų variacijos

Šviesą skleidžiančios ugniažolės blyksteli pagal jų rūšiai būdingą raštą ir spalvą, o pagal šiuos blyksnių modelius galima jas atpažinti. Norint išmokti atpažinti ugniagesių rūšis jūsų vietovėje, reikia žinoti jų blyksnių ilgį, skaičių ir ritmą, laiko intervalą tarp jų blyksnių, jų skleidžiamos šviesos spalvą, pageidaujamus skrydžio modelius ir nakties laiką, kai jie blyksteli. paprastai mirksi.

Ugnialapio blyksnio modelio greitį kontroliuoja ATP išsiskyrimas cheminės reakcijos metu. Šviesos spalvai (arba dažniui) greičiausiai turi įtakos pH . Ugnialapio blykstės greitis taip pat skirsis priklausomai nuo temperatūros. Žemesnė temperatūra lemia lėtesnį blykstės greitį.

Net jei gerai išmanote ugniagesių blykstės modelius savo vietovėje, turite turėti omenyje galimus imitatorius, bandančius apgauti savo kolegas ugniagesius. Firefly patelės yra žinomos dėl savo sugebėjimų imituoti kitų rūšių blykstės modelius , triukas, kurį jie naudoja norėdami privilioti nieko neįtariančius patinus, kad jie galėtų lengvai pavalgyti. Kad nereikėtų pamiršti, kai kurie ugniagesių patinai taip pat gali kopijuoti kitų rūšių blykstės modelius.

Liuciferazė biomedicininiuose tyrimuose

Liuciferazė yra vertingas fermentas biomedicininiams tyrimams, ypač kaip genų ekspresijos žymuo. Tyrėjai tiesiogine prasme gali pamatyti veikiantį geną arba bakterijos buvimą, kai pažymėta luciferazė. Liuciferazė buvo plačiai naudojama siekiant padėti nustatyti maisto užteršimą bakterijomis.

Dėl savo, kaip tyrimų priemonės, luciferazės labai paklausios laboratorijos, o komercinis gyvų ugniagesių derlius kai kuriose srityse neigiamai paveikė ugniagesių populiacijas. Tačiau mokslininkai sėkmingai klonavo vienos ugniagesių rūšies luciferazės geną, Photinus pyralis , 1985 m., sudarant sąlygas didelio masto sintetinės luciferazės gamybai.

Deja, kai kurios chemijos įmonės vis dar išgauna luciferazę iš ugniagesių, o ne gamina ir parduoda sintetinę versiją. Dėl to kai kuriuose regionuose ugniagesių galvoms buvo suteikta dovanos, kur žmonės skatinami jas rinkti tūkstančiais per jų viršūnę. vasaros poravimosi sezonas .

Vienoje Tenesio apygardoje 2008 m. žmonės, norintys pasipelnyti iš vienos įmonės paklausos ugniagesiams, sugavo ir sušaldė maždaug 40 000 patinų. Vienos tyrimų grupės atliktas kompiuterinis modeliavimas rodo, kad toks derliaus lygis tokiai ugniagesių populiacijai gali būti netvarus. Kadangi šiandien yra sintetinės luciferazės, toks ugniagesių derlius siekiant pelno yra visiškai nereikalingas.

Šaltiniai

• Juodgalvis, Johnas L. Entomologijos enciklopedija . Springeris, 2008 m.
• Firefly laikrodis . Mokslo muziejus, Bostonas.
• Kaip ir kodėl užsidega ugniagesiai? Mokslinis amerikietis , 2005 m. rugsėjo 5 d.
• Ugnialapiai užsidega, kad pritrauktų draugus, bet taip pat atgrasytų plėšrūnus . Amerikos mokslo pažangos asociacija , 2018 m. rugpjūčio 21 d.
• _{Lee, Džonas. “ Pagrindinė bioliuminescencija .' Džordžijos universiteto Biochemijos ir molekulinės biologijos katedra.}
• _{' Derliaus nuėmimo poveikio ugniaplaukių populiacijos išlikimui modeliavimas ,' Ekologinis modeliavimas , 2013 m.}