Bioluminescencja, czyli emisja światła przez żywe organizmy (Noc Biologów 2016)

Kolonie Photobacterium phosphoreum na podłożu agarowym

Wśród niezliczonego bogactwa form życia, spotkać możemy również takie organizmy, które wytwarzają światło. To właśnie emisja światła przez żywy organizm wskutek naturalnie zachodzącej reakcji chemicznej nosi nazwę bioluminescencji. Zdolność do świecenia wyewoluowała niezależnie u różnych grup organizmów, a reakcje chemiczne prowadzące do emisji światła u poszczególnych grup często w szczegółach wyglądają odmiennie. Jest jednak jedna ważna cecha charakterystyczna dla wszystkich bioluminescencyjnych organizmów - do świecenia konieczny jest tlen. Enzym lucyferaza utlenia tlenem cząsteczkowym substancję zwaną lucyferyną, a energia powstała w wyniku tej reakcji jest uwalniana w postaci światła.

Bioluminescencja jest najbardziej rozpowszechniona wśród organizmów żyjących w morzach i oceanach - możemy ja zaobserwować u bakterii, jednokomórkowych bruzdnic, parzydełkowców, mięczaków, skorupiaków oraz ryb. To właśnie bioluminescencja jest głównym źródłem światła w głębinach oceanicznych. Co ciekawe, jeden z gatunków bakterii odpowiadających za psucie się morskich ryb, Photobacterium phosphoreum, wykazuje silną bioluminescencję i zdarzały się przypadki, że ktoś kupił kawałek ryby, który zaświecił w ciemności.

Wśród organizmów lądowych bioluminescencja jest zdecydowanie rzadsza. Najbardziej znanym przykładem tych organizmów są chrząszcze z rodziny świetlikowatych (Lampyridae). Samce jednego z gatunków tych chrząszczy, iskrzyka (Lamprohiza splendidula), są latającymi światełkami spotykanymi w czasie letnich nocy w naszych lasach i na łąkach.

Dorosłe iskrzyki możemy zaobserwować  w naszych lasach na przełomie czerwca i lipca

Inną grupą lądowych organizmów, wśród których mamy świecących przedstawicieli, są grzyby. Niektóre gatunki, na przykład występująca w subtropikalnej Azji Mycena chlorophos, mają świecące owocniki, podczas gdy u innych świeci tylko grzybnia. W naszym kraju możemy spotkać bioluminescencyjne grzyby - są nimi opieńki (Armillaria sp.), przy czym nie świecą ich owocniki, lecz grzybnia, która wywołuje znane od czasów starożytnych zjawisko świecenia próchna.

Bioluminescencja grzybni opieńki ciemnej
(Armillaria ostoyae) na podłożu agarowym

Bioluminescencja jest dla człowieka nie tylko źródłem doznań estetycznych, ale ma też praktyczne zastosowanie - bakterie bioluminescencyjne są wykorzystywane jako biosensory wykrywające zanieczyszczenie wody, a gen lucyferazy świetlika znalazł zastosowanie jako tzw. gen reporterowy w badaniach nad mechanizmami regulacji aktywności genów. Warto również wspomnieć, że badania nad świecącą meduzą (Aequorea victoria) doprowadziły do odkrycia białka zielonej fluorescencji (GFP), co zostało uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2008 roku.

Podczas najbliższej Nocy Biologów uczestnicy będą mogli dowiedzieć się w jaki sposób różne grupy organizmów bioluminescencyjnych wytwarzają światło oraz jaka jest biologiczna funkcja tego światła. Będą też mogli zobaczyć na własne oczy jak wygląda bioluminescencja czystych kultur Photobacterium phosphoreum i jak zmienia się ona pod wpływem różnych substancji lub zmiany warunków środowiska.

Piotr Pupel

Kawałek świecącego próchna