10 häftiga landdjur som kan lysa

Jag har publicerat tio inlägg på min blogg hittills och alla är baserade på artiklar i vetenskapliga tidskrifter. Men jag vill också då och då posta lite intressanta och roliga vetenskapliga fakta så jag har satt ihop den här fantastiska listan. Hoppas du får ett glödande nytt år!

Vår första, eller enda, erfarenhet av glödande djur är förmodligen att vi lockas av den bländande ljusshow som eldflugor iscensätter. Den till synes magiska förmågan att avge sitt eget ljus – ett fenomen som kallas bioluminescens – produceras faktiskt av en kemisk reaktion inuti organismen. Reaktionen involverar ett enzym som kallas luciferas, en molekyl som kallas luciferin och en syremolekyl. Luciferas agerar på reaktionen mellan luciferin och syre för att ge en ny förening som genererar det ljus som vi ser. Denna process kräver energi men bioluminescens är förvånansvärt effektiv: mindre än 20 procent av ljuset slösas bort som värme och av denna anledning kallas det ofta för ”kallt ljus”.

Medans bioluminescens är utbredd bland marina organismer är den sällsynt på land och utvecklades miljontals år senare. Trots detta finns det några fascinerande landvarelser som har utvecklat förmågan att producera ljus – främst insekter och svampar. Även om det ljus som avges kan komma i olika färger är de vanligaste färgerna både i havet och på land blått och grönt, men på land kan man också se sällsynta fall av gult och till och med rött. Organismer lyser av olika skäl, t.ex. för att locka till sig partner, för att varna rovdjur och för att hitta föda. Vissa lyser bara vid specifika tillfällen, i bara några sekunder, medan andra lyser konstant. Här är några av de få fascinerande landvarelser som kan lysa. Hur många av dessa har du sett förut?

1. Glittrande glödmaskar: En dödlig attraktion

De bioluminescerande glödmaskarna Arachnocampa luminosa, även kända som svampmyggor, är ungefär lika stora som en tändsticka och finns endast i de mörka och fuktiga områdena på Nya Zeeland, särskilt i Waitomo-grottorna, som har blivit en populär turistattraktion för sitt fantastiska stjärnspektakel. Dessa glödmaskar är larver som kläcks ur ägg och så småningom blir vuxna tvåvingade insekter som vanligtvis bara lever i några få dagar enbart i syfte att para sig. Under larvstadiet, som är det längsta stadiet som varar upp till nio månader, måste larverna äta glupskt för att klara sig fram till det vuxna stadiet, under vilket de inte kan äta eftersom de inte har någon mun.

Dessa grottmänniskor har utarbetat en försåtlig taktik för att fånga sina byten: De konstruerar sina egna ”fiskelinor” gjorda av silke med klibbiga slemdroppar som de kan hänga ner från taket; dessa linor kan vara upp till 20 tum långa. När det blir mörkt lyser de i en strålande blå färg för att locka till sig intet ont anande byten, t.ex. insekter – antingen krypande eller flygande mot lockbetet – som fastnar i linornas klibbiga nät och förlamas av kemikalier i slemmet. Larverna kryper sedan ner och äter sin fångst. Ju hungrigare de är, desto starkare kan de lysa. Överraskande nog tar det bara 15 minuter för dem att göra en linje och de kan göra upp till 25 linjer per natt!

De är extremt territoriella och när deras täthet är hög kan de till och med tillgripa kannibalism om de känner av en inkräktare av sin egen art. Vuxna honor lyser för att locka till sig parningar, även om hanar också kan lysa, och när flera hanar anländer slåss de mot varandra tills den starkaste vinner honan. Honan förlorar sin förmåga att lysa efter att ha lagt ägg.

Om du råkar ha turen att få se dessa fantastiska varelser, håll dig tyst och lysa inte med ficklampor på dem, för då släcker de sina lampor.

2. Glänsande sniglar

Snigeln, Quantula striata, kan se ut som vilken snigel som helst, men den är den enda landsnigel som är känd för att kunna producera ljus, och den finns i Sydostasien. Ovanligt nog lyser dess ägg kontinuerligt i mörkret och när de kläcks producerar de under flera dagar tillfälliga blixtar av gulgrönt ljus från baksidan av munnen, även om ljuset är svagt.

Rsakerna till att de lyser och blinkar är ett mysterium, men intressant nog slutar de att lysa när de nått reproduktionsmognad. Vissa forskare har föreslagit att de genom att blinka kommunicerar med andra medlemmar av sin art och kan samlas, även om de inte är säkra på varför. Vilket kreativt sätt att bjuda in andra till en sammankomst!

3. Blinkande svamp

Bortsett från insekter är bioluminescens vanligast bland svampar. Faktum är att minst 50 arter av lysande svampar har rapporterats, med australiensiska arter som är mer lysande än nordamerikanska. En av de häftigaste arterna är svampen Mycena lucentipes, en av sex bioluminescerande svamparter som forskare upptäckte 2006 i Atlantskogen i Brasilien. Den lyser ljusgrönt och på natten är den verkligen en fängslande syn. Men varför lyser de? Mykologer eller svampexperter vet inte, men de har spekulerat i att det kan vara för att locka till sig leddjur som hjälper till att sprida deras sporer till andra platser. Andra förklaringar har varit att deras sken kan avskräcka insekter från att äta dem eller locka insekternas rovdjur att äta dem så att de inte kan äta svamparna – med andra ord kan de bjuda in fiendens fiende för att skydda sig själva.

Det finns fler svamparter där ute som väntar på att upptäckas, så nästa gång du tar en skogspromenad, gå dit på kvällen och se dig noga omkring – vem vet, du kanske till och med snubblar över en ny glödande svamp!

4. Giftiga lysande tusenfotingar

Av de över 12 000 tusenfotingarter som är kända är endast en handfull av dem som tillhör släktet Motyxia bioluminescerande, och alla dessa arter återfinns uteslutande i bergsområdena i Kalifornien. De tillbringar dagen nedgrävda under jorden, men när mörkret faller kommer dessa blinda krypande djur fram ur marken för att mumsa på döda växter och avger ett konstant sken från sitt exoskelett. Deras sken är illavarslande för rovdjur: När de störs eller hotas släpper de ut giftig cyanid från små porer i kroppen. I ett experiment för att testa denna uppfattning placerade forskarna falska målade tusenfotingar av lera bredvid riktiga lysande tusenfotingar på natten och undersökte dem nästa morgon. Till deras förvåning attackerades de falska tusenfotingarna fyra gånger oftare än de äkta lysande av vad de antog var gnagare.

Otroligt nog har dessa tusenfotingar utvecklat en annan mekanism för att lysa som inte använder luciferas utan i stället ett fotoprotein som lyser upp när det aktiveras med kalciumrika föreningar. Denna mekanism liknar det sätt på vilket maneterna, Aequorea Victoria, lyser med hjälp av grönt fluorescerande protein, som ofta används i laboratoriet för forskningsändamål, t.ex. för att fästa det vid gener av intresse för att studera deras placering i cellerna.

5. Strålande järnvägsmaskor

Railroad worms är larver och larviformshonor, som är vuxna djur – ungefär två tum långa – som liknar larver och tillhör samma skalbaggsöverfamilj som eldflugor. De är en av de få organismer som lyckas med den anmärkningsvärda bedriften att avge inte bara en utan två färger i olika delar av kroppen. Dessa maskar tillhör släktet Phrixothrix och finns i Sydamerika. Maskarna liknar ett miniatyrtåg som åker iväg på natten: Huvudet lyser eldigt rött medan kroppen avger grönt ljus genom elva par lysande fläckar som är placerade i rader.

Vetenskapsmännen fick reda på att det luciferasenzym som är inblandat i den reaktion som ger upphov till den atypiska röda färgen i huvudet är det enda enzym som kan göra detta i naturen och att dess struktur skiljer sig något från andra luciferaser. Studier så långt tillbaka som på 1940-talet rapporterade att vid en liten störning – t.ex. genom att slå på bordet och blåsa över dem – tänder de sin röda huvudlampa och vid kraftigare störningar tänder de båda sina rader av gröna lampor. Nyare bevis tyder på att deras sken skickar en signal till rovdjur att de smakar hemskt.

6. Lysande klickbaggar

Många klickbaggar i familjen Elateridae (nära släktingar till eldflugor), särskilt de från släktet Pyrophorus, är bioluminescerande och de finns i tropiska områden på västra halvklotet. De kallas också för snappande skalbaggar och som namnet antyder gör de klickande ljud när de driver sig upp i luften – ofta flera centimeter – för att räta upp sig själva om de ligger upp och ner. När de hotas av rovdjur kan de också snabbt hoppa högt upp i luften för att försvara sig.

Vad mer, de producerar ett konstant ljus i många olika färger – från grönt hela vägen till orange beroende på arten – i två fläckar framtill som ser ut som strålkastare och en under buken. Strålkastarna lyser så intensivt att de kan upptäckas på över 30 meters avstånd. Den jamaicanska arten Pyrophorus plagiophthalamus är unik genom att den kan producera två olika färger av ljus i sin kropp; under kroppen avger den ett gult ljus och på ovansidan lyser dess strålkastare grönt. De ser verkligen ut att komma från en annan planet. Forskare tror att deras övre och undre ljus har olika funktioner: deras strålkastare är en fyr för rovdjur om deras giftighet medan ljuset under magen underlättar kommunikationen mellan medlemmar av det motsatta könet.

7. Freaky Glowing Cockroach

Som om kackerlackor inte var läskiga nog, vad sägs om att stöta på den lysande kackerlackan, Lucihormetica lucka, som skyndar sig utanför ditt hem på natten? Tja, chanserna är sällsynta – i själva verket kanske du aldrig kommer att stöta på en i ditt liv eftersom de bara finns i regnskogarna nära en aktiv vulkan i Ecuador och det sista kända exemplaret samlades in 1939. Chansen är stor att de till och med kan vara utdöda vid det här laget.

Men glödande kackerlackor är inte nya: sedan deras första upptäckt 1999 har 13 arter identifierats i Sydamerika. L. luckas två ögonliknande fläckar och en annan fläck på ryggen lyser upp när de sänder sin giftighet. Men det visar sig att de inte är riktigt giftiga – de låtsas bara; de efterliknar skickligt klickbaggar – deras äldre släktingar som nämndes tidigare – som lyser för att annonsera sin giftighet, men denna kackerlacka som avger ett ljus som är identiskt i färg lurar bara sina rovdjur. Utseendet kan verkligen bedra! De ljusa fläckarna är fyllda med bakterier som lever på dess exoskelett.

8. Oroväckande daggmaskar

Vi har alla sett daggmaskar någon gång i våra liv. Men har du någonsin sett en glödande daggmask? Det finns 33 arter av självlysande daggmaskar som finns över hela världen även om de flesta av dem är samlade i den amerikanska södern. De avger ljus från blått hela vägen till den röda delen av spektrumet.

Jordmaskar utsöndrar normalt slem, som forskarna kallar för celemisk vätska, för att glida lätt i sina hålor, men ett par sällsynta arter utsöndrar en unik typ av slem – ett slem som faktiskt kan lysa. Ja, du hörde rätt, deras slem är bioluminescent!

Det finns två arter som rapporterats ha olika färger på sitt slem: en från Nya Zeeland och den andra från Georgia i USA. Den märkliga daggmasken i Nya Zeeland, Octochaetus multiporus, sipprar ut en ljus glödande orangegul koelemisk vätska från munnen, anus och undersidan när den känner sig störd eller hotad. Den är faktiskt så bisarr att dess vätska tycks glöda i olika färger i olika skeden av dess liv. Intressant nog upptäcktes deras glödande slem av maorierna som använde O. multiporus som fiskeknep. Jordmasken från Georgien, Diplocardia longa, finns i kustslätternas sandjordar och spottar ut ett lysande blått slem som tros skrämma rovdjur. Kanske är det färgade slem som sipprar ut från monster som vi ser i barnlekar inte så långsökt trots allt.

9. Strålande bakterier: En vän eller fiende?

Photorhabdus luminescens är otroligt unika eftersom de är de enda landbakterierna som kan bioluminiscens. De är fascinerande eftersom de å ena sidan är användbara för nematodmaskar (rundmaskar) men å andra sidan är dödliga för andra insekter. Mikroberna lever lyckligt i tarmarna på jordlevande nematodmaskar i en symbiotisk allians där båda tjänar på det: De ger maskarna ett mjukt blått sken, förmodligen för att locka till sig byten, och i gengäld delar de med sig av en del av näringsämnena från maskens föda.

För att göra saker och ting komplicerade är dessa nematoder faktiskt parasiter som jagar andra markinsekter – t.ex. larver av skalbaggar, nattfjärilar och flugor – där de tränger in och etablerar sig i deras kropp. När de väl är inne i kroppen, spyr de ut sina försåtliga mikrobiella partners i värdens blodomlopp. Mikroberna börjar sedan sin kemiska krigföring; de dödar värden genom att injicera en flod av dödliga insektsdödande proteiner i hans celler och enzymer som bryter ner hans kropp och reducerar den till en ”näringssoppa” inom två dagar. P. luminescens äter glatt denna soppa och förökar sig exponentiellt och ger upphov till miljontals andra exemplar av sig själv. Samtidigt släpper mikroberna ut antibiotika som hindrar andra bakterier från att invadera deras festmåltid. Masken i sin tur livnär sig på de blomstrande bakterierna och genomgår flera omgångar av fortplantning inuti kadaveret och producerar varje gång hundratals ägg som också äter upp bakterierna. När näringstillgången minskar återkoloniserar de återstående bakterierna inälvorna hos maskens nykläckta avkomma och de bryter sig ut ur liket för att leta efter nästa offer. Ibland, när näringstillgången är extremt låg, äter de kläckta avkommorna på sin mammas tarm i stället och dödar henne i ett grymt fenomen som kallas matricida endotokia.

På samma sätt som P. luminescens är dödliga för insekter är de ofarliga för människor. Faktum är att deras antibiotikaproducerande förmåga visade sig vara en välsignelse för skadade soldater på slagfältet under inbördeskriget 1862 – en tid före antibiotika. Det visade sig att vissa skadade soldater från slaget vid Shiloh, särskilt de som väntade på hjälp i det kalla regnet, tycktes överleva bättre och snabbare än andra. Det visade sig att de hade sår som bokstavligen glödde i mörkret – ett fenomen som blev känt som ”Angel’s Glow”. Man tror nu att deras sår koloniserades av P. luminescens från den leriga jorden som skyddade dem från infektion av andra dödliga bakterier. I vissa sällsynta fall kan vissa bakterieinfektioner på sår faktiskt vara till hjälp – särskilt de som lyser!

Vetenskapsmännen undersöker om man kan använda detta dödliga par som ett biologiskt insekticid på grödor för att skydda dem från angrepp av insekter.

10. Flamboyanta eldflugor – naturens gratis fyrverkeri

Vi kan inte slutföra vår lista utan att ta upp eldflugor – de mest populära och studerade bioluminescerande landorganismerna. Eldflugor är egentligen skalbaggar vars konversationer består av mönster av ljusblixtar från buken, som är unika för varje art och kan vara gula, gröna eller till och med röda. Hanar av eldflugor uppvisar specifika ljusblixtar som endast förstås av potentiella partner som svarar genom att sända ut samma blinkande signal som hanarna kan känna igen och röra sig mot honorna. Låter det som ett charmigt sätt att locka till sig partner?

Nja, vissa eldflugor är inte så fängslande, åtminstone inte kvinnliga eldflugor från släktet Photuris. De använder sina lampor som ett trick: de imiterar signalblink- och fördröjningsmönstret hos honorna av Photunis eldflugor för att locka Photunis-hannar, men i ett annat syfte än att para sig – för att sluka dem. De naiva hanarna rör sig mot dem i hopp om att hitta en partner, men i stället finner de döden. Så varför äter de dem? Photuris eldflugor saknar ett försvarsämne som kallas lucibufaginer, vilket bidrar till att avskräcka rovdjur som t.ex. spindlar från att äta upp dem. Men deras Photunis-kusiner producerar det i stora mängder, så de får det på ett listigt sätt genom att äta dem.

Firefly luciferase är ett oumbärligt enzym i medicinska och biologiska laboratorier där det används som en reportergen genom att koppla det till en gen av intresse – t.ex. de som är inblandade i sjukdomar – för att spåra deras uttryck i celler. Luciferasgenen har förts in i specifika vävnader i levande organismer, t.ex. möss, för att visuellt övervaka utvecklingen av cancertumörer. Forskare har faktiskt konstruerat luciferasmutanter som kan avge ljusare ljus i en rad olika färger, vilket är mycket användbart för att avbilda olika proteiner inuti organismer.

Vetenskapsmännen hoppas kunna utnyttja luciferasets aktivitet för att framställa mer energieffektiva lampor som kanske en dag kan ersätta våra lysrörs- och LED-lampor. Ett forskarlag skapade glödande nanostar med hjälp av ett genetiskt manipulerat luciferas som fästes på nanostar som fungerade som bränsle. De föreställer sig att dessa eldfluga-nanoroder skulle kunna monteras i LED-lampor och lysa upp utan att använda elektricitet.

Om det låter lockande, vänta tills du hör om en annan mer spännande möjlighet: att använda glödande växter för att belysa ditt hem. The Glowing Plant Project, som leds av ett team av forskare i ett DIY biohacking-projekt, syftar till att främja naturlig elfri belysning som drivs av syntetiskt luciferas i växter som ett hållbart alternativ till vårt växande energibehov. Redan 1986 skapade ett forskarlag en tobaksplanta för att uttrycka firefly luciferase, men de var tvungna att vattna den med luciferin för att få den att lysa, och ljuset var svagt. Sedan dess har några andra forskargrupper lyckats skapa lysande växter.

Men detta nya projekt har varit så populärt att det överträffade det ursprungliga finansieringsmålet på endast 65 000 dollar på Kickstarter och samlade in nästan en halv miljon, och de som lovade 40 dollar eller mer lovas lysande Arabidopsis-växtfrön som belöning, även om många människor motsätter sig frisläppandet av oreglerade genetiskt modifierade växtfrön. Med tanke på den överväldigande responsen planerar teamet även att skapa en lysande rosenplanta.

Användningsområdena för luciferas är oändliga och vem vet, en dag kanske du till och med kör hem på natten genom gator som är upplysta med lysande träd. Framtiden ser verkligen ljus ut!