10 Awesome Land Creatures That Can Glow

Do tej pory opublikowałem dziesięć postów na moim blogu i wszystkie z nich są oparte na artykułach z czasopism naukowych. Ale chcę też od czasu do czasu zamieszczać jakieś ciekawe i zabawne fakty naukowe, więc zebrałem tę niesamowitą listę. Mam nadzieję, że masz świecący Nowy Rok!

Nasze pierwsze, lub jedyne, doświadczenie świecących zwierząt jest prawdopodobnie przyciągane przez olśniewający pokaz świetlny wystawiany przez ogniki. Pozornie magiczna zdolność do emitowania własnego światła – zjawisko zwane bioluminescencją – jest w rzeczywistości wytwarzana przez reakcję chemiczną zachodzącą wewnątrz organizmu. W reakcji tej bierze udział enzym znany jako lucyferaza, cząsteczka zwana lucyferyną oraz cząsteczka tlenu. Luciferase działa na reakcję pomiędzy lucyferyną a tlenem, dając nowy związek generujący światło, które widzimy. Proces ten wymaga energii, ale bioluminescencja jest zadziwiająco wydajna: mniej niż 20 procent światła jest marnowane jako ciepło i z tego powodu jest często nazywana „zimnym światłem”.

Choć bioluminescencja jest szeroko rozpowszechniona wśród organizmów morskich, jest rzadka na lądzie i wyewoluowała miliony lat później. Niemniej jednak, istnieją pewne fascynujące stworzenia lądowe, które rozwinęły zdolność do wytwarzania światła – głównie owady i grzyby. Chociaż emitowane światło może mieć różne kolory, najczęstszymi kolorami zarówno w morzu jak i na lądzie są niebieski i zielony, ale na lądzie można również zobaczyć rzadkie przypadki żółtego, a nawet czerwonego. Organizmy świecą z różnych powodów, takich jak przyciąganie kolegów, ostrzeganie drapieżników i znajdowanie pożywienia. Niektóre świecą tylko w określonym czasie, tylko przez kilka sekund, podczas gdy inne świecą stale. Oto niektóre z kilku hipnotyzujących stworzeń lądowych zdolnych do świecenia. Jak wiele z nich zauważyłeś wcześniej?

1. Błyszczące Glowworms: Śmiertelna atrakcja

Bioluminescencyjne jarzeniówki Arachnocampa luminosa, znane również jako gnaty grzybowe, są mniej więcej wielkości zapałki i występują tylko w ciemnych i wilgotnych obszarach Nowej Zelandii, zwłaszcza w jaskiniach Waitomo, które stały się popularną atrakcją turystyczną ze względu na oszałamiający gwiezdny spektakl. Jarzeniówki te są larwami które wykluwają się z jaj i w końcu stają się dorosłymi dwuskrzydłymi owadami, które zwykle żyją tylko przez kilka dni wyłącznie w celu odbycia godów. Podczas etapu larwalnego, który jest najdłuższym etapem trwającym do 9 miesięcy, larwy muszą jeść żarłocznie, aby dotrwać do etapu dorosłego, podczas którego nie mogą jeść, ponieważ nie mają ust.

Te jaskiniowcy opracowali przebiegłą taktykę, aby uwięzić swoją ofiarę: Konstruują własne „żyłki wędkarskie” wykonane z jedwabiu z lepkimi śluzowatymi kropelkami, które mogą zwisać w dół z sufitu; te żyłki mogą rozciągać się tak długo, jak 20 cali długości. Gdy zapada noc, świecą one promiennym niebieskim kolorem, aby zwabić niczego nie podejrzewające ofiary, takie jak owady – pełzające lub lecące w kierunku wabika – które zaplątują się w lepką siatkę linek i zostają sparaliżowane przez substancje chemiczne zawarte w śluzie. Następnie larwy pełzną w dół i zjadają swoją zdobycz. Im bardziej są głodne, tym jaśniej mogą świecić. Zaskakująco, zajmują one tylko 15 minut, aby zrobić jedną linię i mogą zrobić do 25 linii na noc!

Są one niezwykle terytorialne i kiedy ich gęstość jest wysoka, mogą nawet uciekać się do kanibalizmu, jeśli wyczują najeźdźcę własnego gatunku. Dorosłe samice świecą, aby przyciągnąć samców, choć samce też mogą świecić, a gdy kilka samców przybędzie, walczą ze sobą, dopóki najsilniejszy nie wygra z samicą. Samica traci zdolność świecenia po złożeniu jaj.

Jeśli zdarzy Ci się mieć szczęście i zobaczyć te niesamowite stworzenia, zachowaj ciszę i nie świeć na nie latarkami, ponieważ one wyłączą swoje światła.

2. Ślimaki błyszczące

Ślimak, Quantula striata, może wyglądać jak każdy inny ślimak, ale jest jedynym znanym ślimakiem lądowym zdolnym do wytwarzania światła i występuje w Azji Południowo-Wschodniej. Nietypowo, jego jaja stale świecą w ciemności i po wykluciu produkują chwilowe błyski żółto-zielonego światła zza ust przez kilka dni, choć światło jest dim.

Przyczyny świecenia i migania są tajemnicą, ale co ciekawe, przestają świecić po osiągnięciu dojrzałości reprodukcyjnej. Niektórzy badacze sugerują, że poprzez miganie komunikują się z innymi członkami swojego gatunku i mogą gromadzić się, choć nie są pewni, dlaczego. Cóż za kreatywny sposób na zaproszenie innych na spotkanie!

3. Błyskające grzyby

Oprócz owadów, bioluminescencja jest najbardziej powszechna wśród grzybów; w rzeczywistości odnotowano co najmniej 50 gatunków świecących grzybów, przy czym gatunki australijskie są bardziej świecące niż północnoamerykańskie. Jednym z najfajniejszych gatunków jest grzyb Mycena lucentipes, jeden z sześciu gatunków grzybów bioluminescencyjnych, które naukowcy odkryli w 2006 roku w atlantyckim lesie w Brazylii. Świeci on na jasno zielony kolor i w nocy jest to naprawdę zachwycający widok. Ale dlaczego one świecą? Mykolodzy lub eksperci od grzybów nie wiedzą, ale spekulują, że może to być wabienie stawonogów, które pomagają w rozprzestrzenianiu ich zarodników do innych miejsc. Inne wyjaśnienia zakładały, że ich blask może odstraszać robaki od jedzenia ich lub przyciągać drapieżniki robaków do jedzenia ich tak, że nie mogą jeść grzybów – innymi słowy mogą zapraszać wroga swojego wroga do ochrony siebie.

Jest tam więcej gatunków grzybów czekających na odkrycie, więc następnym razem, gdy pójdziesz na spacer do lasu, idź w nocy i rozejrzyj się uważnie – kto wie, może nawet natkniesz się na nowego świecącego grzyba!

4. toksyczne świecące w ciemności stonogi

Z ponad 12 000 znanych gatunków stonóg tylko garstka z nich, należąca do rodzaju Motyxia, jest bioluminescencyjna, a wszystkie one występują wyłącznie w górskich regionach Kalifornii. Spędzają dzień zakopane pod ziemią, ale po zmroku te ślepe creepy crawlies wykręcić się z ziemi do chrupania na martwych roślin i emitują stały blask z ich egzoszkieletu. Ich blask jest złowieszczy do drapieżników: Kiedy są niepokojone lub zagrożone, uwalniają toksyczny cyjanek z maleńkich porów w swoim ciele. W eksperymencie mającym na celu sprawdzenie tej tezy, badacze umieścili fałszywe malowane stonogi wykonane z gliny obok prawdziwych świecących w nocy i zbadali je następnego ranka. Ku ich zaskoczeniu fałszywe stonogi były atakowane cztery razy częściej niż prawdziwe świecące przez to, co wydedukowali, że były gryzoniami.

Niesamowite, te stonogi wykształciły inny mechanizm świecenia, który nie używa lucyferazy, ale zatrudnia fotoproteinę, która świeci się, gdy jest aktywowana związkami bogatymi w wapń. Mechanizm ten jest podobny do sposobu, w jaki meduzy, Aequorea Victoria, świecą przy użyciu zielonego białka fluorescencyjnego, które jest szeroko stosowane w laboratorium do celów badawczych, takich jak dołączanie go do genów zainteresowania, aby zbadać ich lokalizację wewnątrz komórek.

5. Promieniste robaki kolejowe

Robaczki kolejowe to larwy i żeńskie larwiarki, czyli osobniki dorosłe – o długości około dwóch cali – które przypominają larwy i należą do tej samej nadrodziny chrząszczy, co ogniki. Są one jednymi z niewielu organizmów, które osiągają niezwykły wyczyn emitowania nie jednego, ale dwóch kolorów w różnych częściach ciała. Robaki te należą do rodzaju Phrixothrix i występują w Ameryce Południowej. Robaki te przypominają miniaturowy pociąg pędzący nocą: Głowa świeci ognistą czerwienią, podczas gdy ciało emituje zielone światło przez jedenaście par świetlistych plamek ułożonych w rzędach.

Naukowcy dowiedzieli się, że enzym lucyferaza zaangażowany w reakcję, która wydziela nietypowy czerwony kolor w głowie, jest jedynym enzymem, który może to zrobić w naturze i jest nieco inny w strukturze od innych lucyferaz. Badania już w latach 40-tych XX wieku donoszą, że przy niewielkich zakłóceniach – takich jak stukanie w stół i dmuchanie na nie – włączają one swój czerwony reflektor, a przy bardziej energicznych zakłóceniach włączają oba rzędy swoich zielonych świateł. Nowsze dowody sugerują, że ich blask wysyła drapieżnikom sygnał, że smakują okropnie.

6. Świecące chrząszcze klik

Many click beetles w rodzinie Elateridae (bliscy krewni fireflies) zwłaszcza te z rodzaju Pyrophorus są bioluminescencyjne i występują w tropikalnych obszarach półkuli zachodniej. Są one również nazywane snapping chrząszcze i jak ich nazwa wskazuje, sprawiają, że kliknięcie dźwięki podczas napędzania się w powietrzu – często kilka cali – aby prawo się, jeśli są one leżące do góry nogami. Kiedy zagrożone przez drapieżniki mogą również szybko skoczyć wysoko w powietrze, aby bronić się.

Co więcej, produkują stałe światło w wielu różnych kolorach – od zielonego aż do pomarańczowego w zależności od gatunku – w dwóch miejscach z przodu wyglądających jak reflektory i jeden poniżej jego brzucha. Reflektory te świecą tak intensywnie, że można je dostrzec z odległości ponad stu stóp. Jamajski gatunek Pyrophorus plagiophthalamus jest wyjątkowy w tym, że może wytwarzać dwa różne kolory światła w swoim ciele; pod spodem ciała emituje żółte światło, a na wierzchu jego reflektory świecą na zielono. Z pewnością wyglądają one jak z innej planety. Naukowcy uważają, że ich górne i dolne światła mają różne funkcje: ich reflektory są sygnałem dla drapieżników o ich toksyczności, podczas gdy światło pod ich brzuchami ułatwia komunikację między członkami płci przeciwnej.

7. Freaky Glowing Cockroach

As if roaches were not creepy enough, how about encountering the glowing roach, Lucihormetica lucka, scurrying outside your home at night? Cóż szanse są rzadkie – w rzeczywistości możesz nigdy nie spotkać jednego w swoim życiu, ponieważ występują one tylko w lasach deszczowych w pobliżu aktywnego wulkanu w Ekwadorze, a ostatni znany okaz został zebrany w 1939 roku. Szanse są takie, że mogą już nawet wyginąć.

Ale świecące płocie nie są nowe: od ich pierwszego odkrycia w 1999 roku, 13 gatunków zostało zidentyfikowanych w Ameryce Południowej. Dwie podobne do oczu plamki L. lucka i inna plamka na jego grzbiecie świecą emitując toksyczne światło. Okazuje się jednak, że tak naprawdę nie są one toksyczne – one je tylko udają; sprytnie naśladują chrząszcze klikające – ich starszych krewnych wspomnianych wcześniej – które świecą reklamując swoją toksyczność, ale ta płoć, która emituje światło o identycznym kolorze po prostu oszukuje swoje drapieżniki. Wygląd naprawdę może być mylący! Jasne plamki są wypełnione bakteriami, które żyją na jego egzoszkielecie.

8. Eerie Earthworms

Wszyscy widzieliśmy dżdżownice w pewnym momencie naszego życia. Ale czy kiedykolwiek widzieliście świecącą dżdżownicę? Istnieją 33 gatunki świecących dżdżownic znalezionych na całym świecie, choć większość z nich jest skupiona w amerykańskim Południu. Emitują one światło od niebieskiego aż do czerwonego końca spektrum.

Dżdżownice normalnie wydzielają śluz, który naukowcy nazywają płynem koelemicznym, aby łatwo przesuwać się w swoich norach, ale kilka rzadkich gatunków wydziela unikalny rodzaj śluzu – taki, który rzeczywiście może świecić. Tak, dobrze słyszeliście, jej śluz jest bioluminescencyjny!

Istnieją dwa gatunki zgłoszone z różnymi kolorami śluzu: jeden z Nowej Zelandii i drugi z Georgii w USA. Osobliwy dżdżownica w Nowej Zelandii, Octochaetus multiporus, sączy jasny glow-in-the-dark pomarańczowo-żółty płyn coelemic z jego usta, odbyt, i pod spodem, gdy czuje się zaniepokojony lub zagrożony. W rzeczywistości jest to tak dziwaczne, że jego płyn wydaje się świecić w różnych kolorach na różnych etapach jego życia. Co ciekawe, ich świecący śluz został zauważony przez Maorysów, którzy wykorzystywali O. multiporus jako przynęty wędkarskie. Dżdżownica z Gruzji, Diplocardia longa, występuje w piaszczystych glebach równin nadmorskich i tryska błękitnym śluzem, który ma alarmować drapieżniki. Być może kolorowy śluz sączący się z potworów, które widzimy w grach dla dzieci, nie jest wcale taki odległy.

9. Bakteria promieniująca: Przyjaciel czy wróg?

Photorhabdus luminescens są niezwykle unikalne, ponieważ są jedynymi bakteriami lądowymi zdolnymi do bioluminescencji. Są one fascynujące, ponieważ z jednej strony są one przydatne dla nicieni (glisty), ale z drugiej strony są śmiertelne dla innych robaków. Mikroby żyją szczęśliwie w jelitach żyjących w glebie nicieni w symbiotycznym sojuszu, w którym obie strony czerpią korzyści: one nadają miękką niebieską poświatę robakom, przypuszczalnie aby zwabić ofiarę, a z kolei one dzielą się niektórymi składnikami odżywczymi z pożywienia robaków.

Aby rzeczy skomplikowane, te nicienie są rzeczywiście pasożyty, które polują na inne owady gleby – takie jak larwy chrząszczy, ćmy i muchy – gdzie wnikają do i ustanowić się wewnątrz ich ciała. Po dostaniu się do środka, wprowadzają swoich podstępnych partnerów mikrobowych do krwiobiegu gospodarza. Następnie mikroby rozpoczynają wojnę chemiczną; zabijają żywiciela, wstrzykując do jego komórek śmiercionośne białka owadobójcze i enzymy, które rozkładają jego ciało, zamieniając je w „zupę odżywczą” w ciągu dwóch dni. P. luminescens z radością pożera tę zupę i rozmnaża się wykładniczo, dając początek milionom kolejnych osobników. W tym samym czasie mikroby uwalniają antybiotyki, które uniemożliwiają innym bakteriom inwazję na ich ucztę. Robak z kolei żywi się kwitnącymi bakteriami i przechodzi kilka rund reprodukcji wewnątrz zwłok, produkując za każdym razem setki jaj, które również pochłaniają bakterie. Kiedy zapasy składników odżywczych maleją, pozostałe bakterie ponownie kolonizują wnętrzności świeżo wyklutego potomstwa robaka, a te wydostają się ze zwłok i wyruszają na poszukiwanie kolejnej ofiary. Czasami, gdy zapasy pożywienia są wyjątkowo niskie, wyklute potomstwo żywi się jelitami matki, zabijając ją w makabrycznym zjawisku zwanym matricida endotokia.

Choć P. luminescens są śmiertelne dla owadów, są nieszkodliwe dla ludzi. W rzeczywistości ich zdolności do produkcji antybiotyków okazały się dobrodziejstwem dla rannych żołnierzy na polu bitwy podczas wojny secesyjnej w 1862 roku – epoki przedantybiotykowej. Najwyraźniej niektórzy ranni żołnierze z bitwy pod Shiloh, zwłaszcza ci, którzy czekali na pomoc w zimnym deszczu, zdawali się przeżywać lepiej i szybciej niż inni; okazało się, że mieli rany, które dosłownie świeciły w ciemności – zjawisko to stało się znane jako „Blask Anioła”. Obecnie uważa się, że ich rany zostały skolonizowane przez P. luminescens z błotnistej gleby, która chroniła ich przed infekcjami innych śmiertelnych bakterii. Cóż w niektórych rzadkich przypadkach, niektóre infekcje bakteryjne na ranach mogą faktycznie być pomocne – zwłaszcza te, które świecą!

Naukowcy badają wykorzystanie tej śmiertelnej pary jako biologicznego środka owadobójczego na uprawach, aby chronić je przed infestacją przez bugs.

10. Flamboyant Fireflies – Nature’s free fireworks display

Nie możemy zakończyć naszej listy bez omówienia fireflies – najbardziej popularnych i szeroko badanych bioluminescencyjnych organizmów lądowych. Świetliki to właściwie chrząszcze, których rozmowy składają się z wzorów świetlnych błysków z ich odwłoków, które są unikalne dla każdego gatunku i mogą być żółte, zielone, a nawet czerwone. Samce fireflies wykazują specyficzne błyski światła, które są zrozumiałe tylko dla potencjalnych partnerów, którzy odpowiadają emitując ten sam migający sygnał, który samce mogą rozpoznać i ruszyć w kierunku samic. Brzmi jak czarujący sposób na przyciągnięcie kolegów?

Cóż, niektóre ogniki nie są aż tak urzekające, przynajmniej nie samice z rodzaju Photuris. Używają one swoich świateł jako podstępu: imitują sygnały błyskowe i opóźniające samic Photunis, aby zwabić samce Photunis, ale w celu innym niż krycie – aby je pożreć. Naiwne samce podążają w ich kierunku z nadzieją na znalezienie partnera, ale zamiast tego znajdują śmierć. Dlaczego więc je zjadają? Świetlikom Photuris brakuje związku obronnego o nazwie lucybufagina, który pomaga powstrzymać drapieżniki, takie jak pająki, przed zjedzeniem ich. Ale ich kuzyni Photunis wytwarzają go w dużych ilościach, więc sprytnie pozyskują go, zjadając je.

Lucyferaza motyli jest niezbędnym enzymem w laboratoriach medycznych i biologicznych, gdzie jest wykorzystywana jako gen reporterowy poprzez połączenie go z interesującym nas genem – takim jak implikowany w chorobach – w celu śledzenia ich ekspresji w komórkach. Gen lucyferazy został wprowadzony do określonych tkanek organizmów żywych, takich jak myszy, w celu wizualnego monitorowania progresji guzów nowotworowych. Naukowcy stworzyli mutanty lucyferazy, które mogą emitować jaśniejsze światło w różnych kolorach, co jest bardzo przydatne w obrazowaniu różnych białek wewnątrz organizmów.

Naukowcy mają nadzieję wykorzystać aktywność lucyferazy do produkcji bardziej energooszczędnych świateł, które pewnego dnia mogą zastąpić nasze lampy fluorescencyjne i LED. Jeden z zespołów naukowców stworzył świecące nanorody wykorzystując genetycznie manipulowaną lucyferazę dołączoną do nanorodów, która działała jako paliwo. Przewidują oni, że te świecące nanorody mogłyby być zamontowane w lampach LED i świecić bez użycia energii elektrycznej.

Jeśli brzmi to atrakcyjnie, poczekaj, aż usłyszysz o innej, bardziej ekscytującej możliwości: użyciu świecących roślin do oświetlenia Twojego domu. Glowing Plant Project, zainicjowany przez zespół naukowców w ramach projektu DIY biohacking, ma na celu promowanie naturalnego, pozbawionego elektryczności oświetlenia zasilanego syntetyczną lucyferazą w roślinach jako zrównoważonej alternatywy dla naszych rosnących wymagań energetycznych. W rzeczywistości, już w 1986 r. zespół badaczy zaprojektował roślinę tytoniu do ekspresji lucyferazy firefly, ale musieli ją podlewać lucyferyną, aby zaczęła świecić, a światło było niewyraźne. Od tego czasu, kilka innych grup badawczych udało się stworzyć świecące rośliny.

Ale ten ostatni projekt był tak popularny, że przekroczył swój początkowy cel finansowania tylko 65.000 dolarów na Kickstarterze podnosząc prawie whopping pół miliona, a ci, którzy zobowiązali się do 40 dolarów lub więcej są obiecane świecące nasiona roślin Arabidopsis jako nagroda, chociaż wiele osób sprzeciwia się wydaniu nieuregulowanych genetycznie zmodyfikowanych nasion roślin. Dzięki ogromnemu odzewowi zespół planuje nawet stworzyć świecącą roślinę różaną.

Zastosowania lucyferazy są nieskończone i kto wie, pewnego dnia możesz nawet wracać nocą do domu ulicami oświetlonymi świecącymi drzewami. Przyszłość z pewnością wygląda jasno!

.