10 Awesome Land Creatures That Can Glow

Olen julkaissut blogissani tähän mennessä kymmenen postausta, ja kaikki ne perustuvat tieteellisten lehtien artikkeleihin. Haluan kuitenkin välillä julkaista myös mielenkiintoisia ja hauskoja tieteellisiä faktoja, joten olen koonnut tämän upean listan. Toivottavasti sinulla on hehkuva uusi vuosi!

Ensimmäinen tai ainoa kokemuksemme hehkuvista eläimistä on luultavasti tulikärpästen järjestämän häikäisevän valoshow’n houkutteleminen. Maagiselta vaikuttava kyky lähettää omaa valoa – ilmiö, jota kutsutaan bioluminesenssiksi – syntyy itse asiassa organismin sisällä tapahtuvan kemiallisen reaktion tuloksena. Reaktiossa on mukana entsyymi nimeltä luciferaasi, molekyyli nimeltä luciferiini ja molekyyli happea. Luciferaasi toimii luciferiinin ja hapen välisessä reaktiossa, jolloin syntyy uusi yhdiste, joka tuottaa näkemämme valon. Tämä prosessi vaatii energiaa, mutta bioluminesenssi on hämmästyttävän tehokasta: alle 20 prosenttia valosta menee hukkaan lämpönä, ja tästä syystä sitä kutsutaan usein ”kylmäksi valoksi”.

Vaikka bioluminesenssi on laajalle levinnyt merieliöiden keskuudessa, se on harvinaista maalla, ja se on kehittynyt miljoonia vuosia myöhemmin. On kuitenkin joitakin kiehtovia maaeliöitä, jotka ovat kehittäneet kyvyn tuottaa valoa – lähinnä hyönteisiä ja sieniä. Vaikka valoa voi tulla eri väreissä, yleisimmät värit sekä meressä että maalla ovat sininen ja vihreä, mutta maalla voi harvoin nähdä myös keltaista ja jopa punaista valoa. Eliöt hehkuvat monista eri syistä, kuten kumppanien houkuttelemiseksi, saalistajien varoittamiseksi ja ravinnon löytämiseksi. Jotkut hehkuvat vain tiettyinä aikoina, vain muutaman sekunnin ajan, kun taas toiset hehkuvat jatkuvasti. Seuraavassa on lueteltu muutamia lumoavia maaeläimiä, jotka pystyvät hehkumaan. Kuinka monta näistä olet nähnyt aiemmin?

1. Hehkuvat hehkumatot: Kohtalokas vetovoima

Bioluminesensoivia hehkumatoja Arachnocampa luminosa, jotka tunnetaan myös nimellä sienimato, ovat noin tulitikun kokoisia ja niitä tavataan vain Uuden-Seelannin pimeillä ja kosteilla alueilla, erityisesti Waitomon luolissa, jotka ovat tulleet suosituksi turistinähtävyydeksi huikean tähti-ilmiönsä vuoksi. Nämä hehkumatot ovat toukkia, jotka kuoriutuvat munista ja muuttuvat lopulta aikuisiksi kaksisiipisiksi hyönteisiksi, jotka elävät yleensä vain muutaman päivän yksinomaan parittelua varten. Toukkavaiheen aikana, joka on pisin vaihe ja kestää jopa 9 kuukautta, toukkien on syötävä ahnaasti, jotta ne jaksaisivat aikuisvaiheeseen asti, jonka aikana ne eivät voi syödä, koska niillä ei ole suuta.

Nämä luolan asukit ovat keksineet ovelan taktiikan saaliinsa pyydystämiseksi: Ne rakentavat omia ”kalastussiimojaan”, jotka on tehty silkistä, jossa on tahmeita limapisaroita ja jotka ne voivat ripustaa alas katosta; nämä siimat voivat olla jopa 20 tuuman pituisia. Kun yö laskeutuu, ne hehkuvat säteilevän sinisenä houkutellakseen pahaa-aavistamattomia saaliita, kuten hyönteisiä – jotka joko ryömivät tai lentävät kohti houkutinta – ja jotka jäävät kiinni siimojen tahmeaan verkkoon ja lamaantuvat liman sisältämien kemikaalien vaikutuksesta. Toukat ryömivät sitten alas ja syövät saaliinsa. Mitä nälkäisempiä ne ovat, sitä kirkkaammin ne voivat hehkua. Yllättävää kyllä, niillä kestää vain 15 minuuttia tehdä yksi siima, ja ne voivat tehdä jopa 25 siimaa yössä!

Hohtomatojen tekemät ”kalastussiimat” roikkuvat luolassa.
Kuva: murdocke23 via photopin cc

Hohtomatojen toukkien reviiritiedot ovat äärimmäisen reviirimäisiä, ja kun niiden lajitiheys on suuri, ne voivat turvautua kannibalismiin, jos ne aistivat oman lajinsa ulkopuolisia tunkeutujia. Aikuiset naaraat valaisevat houkutellakseen parittelukumppaneita, vaikka myös urokset voivat hehkua, ja kun useita uroksia saapuu paikalle, ne taistelevat toisiaan vastaan, kunnes vahvin voittaa naaraan. Naaras menettää kykynsä hehkua muninnan jälkeen.

Jos sinulla sattuu olemaan onni nähdä nämä hämmästyttävät otukset, pysy hiljaa äläkä valota niitä taskulampuilla, sillä ne sammuttavat valonsa.

2. Kiiltävät etanat

Etana, Quantula striata, saattaa näyttää aivan samalta kuin mikä tahansa etana, mutta se on ainoa maaetana, jonka tiedetään pystyvän tuottamaan valoa, ja sitä tavataan Kaakkois-Aasiassa. Poikkeuksellisesti sen munat hehkuvat jatkuvasti pimeässä, ja kuoriuduttuaan ne tuottavat suunsa takaa hetkellisiä kellanvihreän valon välähdyksiä useiden päivien ajan, vaikkakin valo on himmeää.

Hehkumisen ja välähdyksen syyt ovat mysteeri, mutta mielenkiintoista on, että ne lakkaavat hehkumasta saavutettuaan lisääntymiskypsyyden. Jotkut tutkijat ehdottivat, että vilkkumisen avulla ne kommunikoivat muiden lajinsa jäsenten kanssa ja voivat kokoontua yhteen, vaikka he eivät olekaan varmoja miksi. Mikä luova tapa kutsua muita koolle!

3. Vilkkuva sieni

Hyönteisten ohella bioluminesenssi on yleisintä sienillä; itse asiassa ainakin 50 lajia valaisevia sieniä on raportoitu, ja australialaiset lajit ovat valaisevampia kuin pohjoisamerikkalaiset. Yksi siisteimmistä lajeista on sieni Mycena lucentipes, yksi kuudesta bioluminesoivasta sienilajista, jotka tutkijat löysivät vuonna 2006 Brasilian Atlantin metsästä. Se hehkuu kirkkaanvihreänä, ja yöllä se on todella kiehtova näky. Mutta miksi ne hehkuvat? Mykologit tai sieniasiantuntijat eivät tiedä sitä, mutta he ovat arvelleet, että se saattaa houkutella niveljalkaisia, jotka auttavat levittämään niiden itiöitä muihin paikkoihin. Toisissa selityksissä on esitetty, että niiden hehku saattaa estää ötököitä syömästä niitä tai houkutella ötököiden saalistajia syömään niitä niin, etteivät ne voi syödä sieniä – toisin sanoen ne saattavat kutsua vihollisensa vihollisia suojelemaan itseään.

Sienilajeja on enemmänkin, jotka odottavat löytämistään, joten kun seuraavan kerran lähdet metsäkävelylle, lähde yöllä liikkeelle ja katsele ympärillesi tarkkaan ympärillesi – kuka tietää, saatat törmätä uuteen hehkuvaan sieneen!

4. Myrkylliset pimeässä hehkuvat tuhatjalkaiset

Tuntemattomista yli 12 000 tuhatjalkaisesta lajista vain kourallinen Motyxia-suvun lajeja on bioluminesoivia, ja niitä kaikkia tavataan yksinomaan Kalifornian vuoristoalueilla. Ne viettävät päivän kaivautuneina maaperän alle, mutta yön laskeutuessa nämä sokeat ryömijät ryömivät esiin maasta mässäilemään kuolleita kasveja ja säteilevät luurangostaan jatkuvaa hehkua. Niiden hohto on petoeläimille pahaenteinen: Kun niitä häiritään tai uhataan, ne vapauttavat myrkyllistä syanidia kehonsa pienistä huokosista. Kokeessa, jossa tätä ajatusta testattiin, tutkijat asettivat savesta tehtyjä maalattuja väärennettyjä tuhatjalkaisia oikeiden hehkuvien tuhatjalkaisten viereen yöksi ja tutkivat niitä seuraavana aamuna. Heidän yllätyksekseen väärennettyjä tuhatjalkaisia vastaan hyökättiin neljä kertaa useammin kuin oikeiden hehkuvien kimppuun jyrsijöiden toimesta.

Hämmästyttävää on, että nämä tuhatjalkaiset ovat kehittäneet erilaisen mekanismin hehkua varten, jossa ei käytetä luciferaasia vaan sen sijaan valoproteiinia, joka syttyy, kun se aktivoituu kalsiumrikkailla yhdisteillä. Tämä mekanismi muistuttaa tapaa, jolla meduusat, Aequorea Victoria, hehkuvat käyttäen vihreää fluoresoivaa proteiinia, jota käytetään laajalti laboratoriossa tutkimustarkoituksiin, kuten kiinnittämällä sitä kiinnostaviin geeneihin niiden sijainnin tutkimiseksi solujen sisällä.

5. Säteilevät rautatiematot

Rautatiemadot ovat toukkia muistuttavia toukkia ja naaraspuolisia larviformeja, jotka ovat aikuisia – noin kahden tuuman pituisia – toukkia muistuttavia naaraita ja kuuluvat samaan kovakuoriaisten superheimoon kuin tulikärpäset. Ne ovat yksi harvoista organismeista, jotka saavuttavat sen merkittävän taidonnäytteen, että ne eivät säteile yhtä vaan kahta väriä kehonsa eri osissa. Nämä madot kuuluvat Phrixothrix-sukuun, ja niitä esiintyy Etelä-Amerikassa. Madot muistuttavat yöllä pörräävää pienoisjunaa: Pää hehkuu tulenpunaisena, kun taas vartalo säteilee vihreää valoa yhdentoista parin riviin asetetun valopisteen kautta.

Tutkijat saivat selville, että luciferaasi-entsyymi, joka osallistuu reaktioon, joka synnyttää epätyypillisen punaisen värin päähän, on ainoa luonnossa esiintyvä entsyymi, joka kykenee tällaiseen, ja se poikkeaa rakenteeltaan hiukan muista luciferaaseista. Jo 1940-luvulla tehdyissä tutkimuksissa raportoitiin, että pienestä häiriöstä – kuten pöydän kolhiintumisesta ja päälle puhaltamisesta – ne sytyttävät punaisen otsalampun, ja voimakkaammasta häiriöstä ne sytyttävät molemmat vihreät valorivinsä. Tuoreemmat todisteet viittaavat siihen, että niiden hehku lähettää saalistajille viestin siitä, että ne maistuvat kauhealta.

6. Luminous Click Beetles

Monet Elateridae-sukuun (tulikärpästen lähisukulaiset) kuuluvat klikkaajakuoriaiset, erityisesti Pyrophorus-suvun kuoriaiset, ovat bioluminesenssia, ja niitä tavataan läntisen pallonpuoliskon trooppisilla alueilla. Niitä kutsutaan myös naksahtaviksi kovakuoriaisiksi, ja nimensä mukaisesti ne pitävät naksahtavia ääniä, kun ne nostavat itsensä ilmaan – usein useita senttejä – oikaisemaan itseään, jos ne makaavat ylösalaisin. Saalistajien uhatessa ne voivat myös hypätä nopeasti korkealle ilmaan puolustaakseen itseään.

Lisäksi ne tuottavat jatkuvaa valoa monissa eri väreissä – vihreästä aina oranssiin asti lajista riippuen – kahdessa etupuolella olevassa ajovalojen näköisessä pisteessä ja yhdessä vatsan alapuolella olevassa pisteessä. Ajovalot hehkuvat niin voimakkaasti, että ne voi havaita yli sadan metrin päästä. Jamaikalainen laji Pyrophorus plagiophthalamus on ainutlaatuinen siinä mielessä, että se pystyy tuottamaan kehossaan kahta eriväristä valoa; kehonsa alapuolella se säteilee keltaista valoa ja yläosassa sen ajovalot hehkuvat vihreinä. Ne näyttävät tosiaan siltä kuin ne olisivat toiselta planeetalta. Tutkijat uskovat, että niiden ylä- ja alapuolella olevilla valoilla on eri tehtäviä: niiden päävalot ovat petoeläimille merkki niiden myrkyllisyydestä, kun taas niiden vatsan alla oleva valo helpottaa viestintää vastakkaisen sukupuolen jäsenten välillä.

7. Outo hehkuva torakka

Aivan kuin torakat eivät olisi jo tarpeeksi karmivia, entäpä jos törmäät hehkuvaan torakkaan, Lucihormetica lucka -nimiseen torakkaan, joka pörrää yöllä kotisi ulkopuolella? No, mahdollisuudet ovat harvinaiset – itse asiassa et ehkä koskaan elämässäsi tapaa sellaista, koska niitä tavataan vain sademetsissä lähellä aktiivista tulivuorta Ecuadorissa, ja viimeinen tunnettu yksilö kerättiin vuonna 1939. On mahdollista, että ne ovat jo jopa kuolleet sukupuuttoon.

Mutta hehkuvat torakat eivät ole uusia: sen jälkeen, kun ne löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1999, Etelä-Amerikasta on löydetty 13 lajia. L. luckan kaksi silmänmuotoista pilkkua ja toinen pilkku selässä valaisevat yleisradiolähetyksiä myrkyllisyydellään. Kävi kuitenkin ilmi, etteivät ne ole oikeasti myrkyllisiä – ne vain teeskentelevät sitä; ne jäljittelevät taitavasti nokkoskuoriaisia – aiemmin mainittuja vanhempia sukulaisiaan – jotka hehkuvat mainostaakseen myrkyllisyyttään, mutta tämä väriltään samanlaista valoa säteilevä torakka vain huijaa saalistajiaan. Ulkonäkö voi todella pettää! Valopisteet ovat täynnä bakteereja, jotka elävät sen ulkoluurangossa.

8. Karmivia maanmatoja

Olemme kaikki nähneet jossain vaiheessa elämäämme maanmatoja. Mutta oletko koskaan nähnyt hehkuvaa kastematoa? Maailmassa on 33 lajia luminesoivia kastematoja, joita tavataan ympäri maailmaa, joskin suurin osa niistä on keskittynyt Amerikan eteläosiin. Ne säteilevät valoa sinisestä aina spektrin punaiseen päähän asti.

Madot erittävät normaalisti limaa, jota tutkijat kutsuvat koelemiseksi nesteeksi, jotta ne liukuisivat helpommin koloissaan, mutta pari harvinaista lajia erittää ainutlaatuista limaa – sellaista, joka voi itse asiassa hehkua. Kyllä, kuulit oikein, sen lima on bioluminesenssia!

On raportoitu kahdesta lajista, joilla on eriväristä limaa: toinen Uudesta-Seelannista ja toinen Georgiasta Yhdysvalloista. Uudessa-Seelannissa elävä erikoinen maanmato, Octochaetus multiporus, tihkuu suustaan, peräaukostaan ja alapuolestaan kirkkaasti pimeässä hohtavaa oranssinkeltaista koelemista nestettä, kun se tuntee itsensä häirityksi tai uhatuksi. Se on itse asiassa niin omituinen, että sen neste näyttää hehkuvan eri väreissä sen elämän eri vaiheissa. Mielenkiintoista on, että niiden hehkuvan liman havaitsivat maorit, jotka hyödynsivät O. multiporusta kalastussyötteinä. Georgiasta kotoisin olevaa Diplocardia longa -maamatoa tavataan rannikkotasankojen hiekkamaissa, ja se erittää loistavan sinistä limaa, jonka uskotaan hälyttävän saalistajat. Ehkäpä lastenleikeissä nähty hirviöistä tihkuva värillinen lima ei olekaan niin kaukaa haettua.

9. Säteilevät bakteerit: Ystävä vai vihollinen?

Photorhabdus luminescens on uskomattoman ainutlaatuinen siinä mielessä, että se on ainoa maabakteeri, joka pystyy bioluminesenssiin. Ne ovat kiehtovia, koska toisaalta ne ovat hyödyllisiä sukkulamadoille (pyörömatoille), mutta toisaalta ne ovat tappavia muille ötököille. Mikrobit elävät tyytyväisinä maaperässä elävien sukkulamatojen suolistossa symbioottisessa liitossa, josta molemmat hyötyvät: ne antavat matoille pehmeän sinisen hehkun, oletettavasti houkutellakseen saalista, ja puolestaan ne jakavat osan madon ravinnosta.

Komplisoidaksemme asioita, nämä sukkulamadot ovat itse asiassa loisia, jotka metsästävät muita maaperän hyönteisiä – kuten kovakuoriaisten, koiperhosten ja kärpästen toukkia – joihin ne tunkeutuvat ja asettautuvat niiden kehoon. Sisälle päästyään ne oksennuttavat salakavalat mikrobikumppaninsa isännän verenkiertoon. Sen jälkeen mikrobit aloittavat kemiallisen sodankäynnin; ne tappavat isännän ruiskuttamalla sen soluihin tappavia hyönteismyrkkyproteiineja ja entsyymejä, jotka hajottavat isännän elimistön ja muuttavat sen kahdessa päivässä ”ravinnekeitoksi”. P. luminescens ahmii iloisesti tämän keiton ja lisääntyy eksponentiaalisesti synnyttäen miljoonia uusia yksilöitä. Samalla mikrobit vapauttavat antibiootteja, jotka estävät muita bakteereja tunkeutumasta niiden juhlaan. Mato puolestaan syö kukoistavia bakteereja ja lisääntyy useita kertoja ruumiin sisällä tuottaen joka kerta satoja munia, jotka myös kuluttavat bakteereja. Kun ravinnonsaanti vähenee, jäljelle jääneet bakteerit asuttavat uudelleen madon vastakuoriutuneiden jälkeläisten suolet, ja ne purkautuvat ruumiista etsimään seuraavaa uhriaan. Joskus, kun ravinnonsaanti on erittäin vähäistä, kuoriutuneet jälkeläiset syövät sen sijaan äitinsä suolistoa ja tappavat tämän kammottavassa ilmiössä, jota kutsutaan matricida endotokiaksi.

Mikäli P. luminescens on tappava hyönteisille, ne ovat vaarattomia ihmisille. Itse asiassa niiden antibiootteja tuottavat kyvyt osoittautuivat avuksi haavoittuneille sotilaille taistelukentällä sisällissodan aikana vuonna 1862 – antibiootteja edeltävällä aikakaudella. Ilmeisesti jotkut Shilohin taistelussa haavoittuneet sotilaat, erityisesti ne, jotka odottivat apua kylmässä sateessa, näyttivät selviytyvän paremmin ja nopeammin kuin muut; kävi ilmi, että heillä oli haavoja, jotka kirjaimellisesti hehkuivat pimeässä – ilmiö, joka tuli tunnetuksi nimellä ”enkelin hehku”. Nykyään ajatellaan, että heidän haavoissaan oli mutaisesta maaperästä peräisin olevaa P. luminescens -bakteeria, joka suojasi heitä muiden tappavien bakteerien aiheuttamalta tartunnalta. No joissakin harvinaisissa tapauksissa joistakin bakteeri-infektioista haavoissa voi itse asiassa olla hyötyä – erityisesti niistä, jotka hehkuvat!

Tutkijat tutkivat tämän tappavan parin käyttämistä biologisena hyönteismyrkkynä viljelykasveilla suojellakseen niitä ötököiden tartunnalta.

10. Loistavat tulikärpäset – Luonnon ilmainen ilotulitus

Luetteloamme ei voi täydentää käsittelemättä tulikärpäsiä – suosituimpia ja laajimmin tutkittuja bioluminesoivia maaeliöitä. Tulikärpäset ovat itse asiassa kovakuoriaisia, joiden keskustelut koostuvat niiden vatsan valonvälähdyskuvioista, jotka ovat lajikohtaisia ja voivat olla keltaisia, vihreitä tai jopa punaisia. Tulikärpäsuroksilla on erityisiä valonvälähdyksiä, jotka vain potentiaaliset kumppanit ymmärtävät ja jotka vastaavat lähettämällä saman vilkkumissignaalin, jonka urokset tunnistavat ja siirtyvät kohti naaraita. Kuulostaa viehättävältä tavalta houkutella puolisoita?

Nyt jotkin tulikärpäset eivät ole kovinkaan kiehtovia, eivät ainakaan Photuris-suvun naarastulikärpäset. Ne käyttävät valojaan juonena: ne jäljittelevät Photunis-tulikärpäsnaaraiden signaalin välähdys- ja viivytyskuvioita houkutellakseen Photunis-uroksia, mutta muussa tarkoituksessa kuin parittelua varten – syömään niitä. Naiivit urokset liikkuvat niitä kohti parittelun toivossa, mutta löytävät sen sijaan kuoleman. Miksi ne sitten syövät ne? Photuris-tulikärpäsiltä puuttuu lucibufagiini-niminen puolustusyhdiste, joka auttaa estämään saalistajia, kuten hämähäkkejä, syömästä niitä. Mutta niiden Photunis-serkut tuottavat sitä runsaasti, joten ne hankkivat sitä ovelasti syömällä niitä.

Kärpäsluciferaasi on välttämätön entsyymi lääketieteellisissä ja biologisissa laboratorioissa, joissa sitä käytetään reportterigeeninä linkittämällä se kiinnostavaan geeniin – kuten sairauksiin vaikuttaviin geeneihin – niiden ilmentymisen seuraamiseksi soluissa. Lusiferaasigeeni on lisätty elävien organismien, kuten hiirten, tiettyihin kudoksiin syöpäkasvainten etenemisen visuaaliseen seurantaan. Tutkijat ovatkin kehittäneet luciferaasimutaatioita, jotka pystyvät säteilemään kirkkaampaa valoa useissa eri väreissä, mikä on erittäin hyödyllistä eri proteiinien kuvantamisessa eliöiden sisällä.

Tutkijat toivovat voivansa valjastaa luciferaasin toiminnan tuottamaan energiatehokkaampia valoja, jotka voivat jonain päivänä korvata loisteputki- ja LED-lamput. Eräs tutkijaryhmä loi hehkuvia nanosauvoja käyttämällä nanosauvoihin kiinnitettyä geneettisesti manipuloitua luciferaasia, joka toimi polttoaineena. He visioivat, että nämä tulikärpäsen nanorodit voitaisiin asentaa LED-valaisimiin ja ne voisivat syttyä ilman sähköä.

Jos tämä kuulostaa houkuttelevalta, odota, kunnes kuulet toisesta jännittävämmästä mahdollisuudesta: hehkuvien kasvien käyttämisestä kotisi valaisemiseen. Hehkuva kasvi -projekti, jota johtaa tiedemiesryhmä DIY biohacking -hankkeessa, pyrkii edistämään luonnollista sähköä sisältämätöntä valaistusta, joka toimii synteettisen luciferaasin avulla kasveissa kestävänä vaihtoehtona kasvavaan energiantarpeeseemme. Itse asiassa jo vuonna 1986 tutkijaryhmä kehitti tupakkakasvin ilmentämään tulikärpäslusiferaasia, mutta se piti kastella luciferiinillä saadakseen sen hehkumaan, ja valo oli himmeä. Sittemmin muutamat muut tutkimusryhmät ovat onnistuneet luomaan hehkuvia kasveja.

Mutta tämä tuore hanke on ollut niin suosittu, että se ylitti alkuperäisen, vain 65 000 dollarin rahoitustavoitteensa Kickstarterissa keräämällä lähes huikeat puoli miljoonaa dollaria, ja niille, jotka lupasivat vähintään 40 dollaria, luvataan palkinnoksi hehkuvia Arabidopsis-kasvien siemeniä, vaikka monet vastustavat sääntelemättömien geenimuunneltujen kasvien siementen vapauttamista. Ylivoimaisen vastaanoton ansiosta tiimi suunnittelee jopa hehkuvan ruusukasvin luomista.

Lusiferaasin sovellukset ovat loputtomia, ja kuka tietää, jonain päivänä saatat jopa ajella kotiin yöllä hehkuvien puiden valaisemien katujen läpi. Tulevaisuus näyttää varmasti valoisalta!