Kako kresnice proizvajajo svetlobo?

Sumrak utripa kresnice potrjuje, da je prišlo poletje. Kot otrok ste morda ujeli tiste tako imenovane hrošče v svoje skodrane roke in jih pokukali skozi prste, da ste jih gledali, kako svetijo, in spraševali ste se, kako to očarljive kresnice proizvajajo svetlobo.

Kresnice ustvarite svetlobo na podoben način kot deluje svetilka. Svetloba je posledica kemične reakcije ali hemiluminescence. Ko se kemična reakcija, ki proizvaja svetlobo, pojavi znotraj živega organizma, znanstveniki to lastnost imenujejo bioluminiscenca. Večina bioluminescentni organizmi živijo v morskih okoljih, vendar so kresnice med zemeljskimi bitji, ki so sposobne proizvajati svetlobo.

Če natančno pogledate odraslega kresnika, boste videli, da se zadnja dva ali trije trebušni segmenti zdijo drugačni kot drugi. Ti segmenti sestavljajo organ, ki proizvaja svetlobo, učinkovito strukturo, ki proizvaja svetlobo brez izgube toplotne energije. Če ste se po nekaj minutah kdaj dotaknili žarnice z žarilno nitko, veste, da je vroča. Če bi svetlobni organ kresnice oddajal primerljivo toploto, bi žuželka srečala hrustljav konec.

Pri kresnicah je kemična reakcija, ki povzroči, da svetijo, odvisna od encima, imenovanega luciferaza. Ne zavajajte se po njegovem imenu; ta encim ni delo hudiča. Lucifer prihaja iz latinščine lucis, kar pomeni svetloba in ferre, kar pomeni nositi. Luciferaza je dobesedno encim, ki prinaša svetlobo.

Bioluminiscenca Firefly zahteva prisotnost kalcija, adenozin trifosfata, kemičnega luciferana in encima luciferaze v svetlobnem organu. Ko kisik vnesemo v to kombinacijo kemičnih sestavin, sproži reakcijo, ki proizvaja svetlobo.

Znanstveniki so pred kratkim odkrili, da ima dušikov oksid ključno vlogo pri omogočanju kisika, da vstopi v svetlobni organ kresnice in sproži reakcijo. Če dušikovega oksida ni, se molekule kisika vežejo na mitohondrije na površini svetlobnih organskih celic in ne morejo vstopiti v organ, da bi sprožile reakcijo. Tako ni mogoče ustvariti nobene svetlobe. Ko je prisoten, se dušikov oksid namesto tega veže na mitohondrije in tako omogoči vstop kisika v organ, kombinira se z drugimi kemikalijami in ustvari svetlobo.

Bioluminiscenca je poleg tega, da je vrsta označevalcev za privlačnost mate, tudi plenilcem kresnic, kot so netopirji, signal, da bodo imeli grenko okušanje. V študiji, objavljeni v številki revije avgusta 2018 Napredek znanosti, so raziskovalci ugotovili, da so netopirji pojedli manj kresnic, ko so si mladiči žareli.

Svetlobe, ki proizvajajo svetlobo, utripajo v vzorcu in barvi, ki je edinstvena za njihove vrste, in te vzorce bliskavice lahko uporabite za njihovo prepoznavanje. Za učenje prepoznavanja vrst kresnic na vašem območju je potrebno poznati dolžino, število in ritem njihovih utripov, interval intervala čas med bliskavicami, barvo svetlobe, ki jo proizvajajo, želeni vzorci letenja in čas noči, ko ti navadno utripajo.

Hitrost vzorca bliskavice kresnic nadzoruje sproščanje ATP med kemijsko reakcijo. Verjetno vpliva na barvo (ali frekvenco) proizvedene svetlobe pH. Hitrost bliskavice kresnic se bo razlikovala tudi od temperature. Nižje temperature povzročajo počasnejše hitrosti bliskavice.

Tudi če dobro poznate vzorce bliskavic za kresnice v vašem območju, se morate zavedati možnih posnemovalcev, ki poskušajo pretentati svoje kolege kresnice. Samice kresnic so znane po sposobnosti posnemajo vzorce bliskavice drugih vrst, trik, ki ga uporabljajo za privabljanje samcev, ki ne bodo ničesar sumnjiči, od blizu, da bi lahko dobili lahek obrok. Da ne bomo pretiravali, nekateri moški kresnice lahko kopirajo tudi bliskovite vzorce drugih vrst.

Luciferaza je dragocen encim za biomedicinske raziskave, zlasti kot označevalec genske ekspresije. Raziskovalci lahko dobesedno vidijo gen pri delu ali prisotnost bakterije, ko je luciferaza označena. Luciferaza se pogosto uporablja za pomoč pri ugotavljanju kontaminacije hrane z bakterijami.

Zaradi vrednosti raziskovalnega orodja je luciferaza v laboratorijih veliko povpraševanje, komercialna letina živih kresnic pa je na nekaterih območjih negativno vplivala na populacijo kresnic. Vendar so znanstveniki uspešno klonirali gen luciferaze ene vrste kresnic, Photinus pyralis, leta 1985, kar je omogočilo obsežno proizvodnjo sintetične luciferaze.

Na žalost nekatera kemična podjetja še vedno pridobivajo luciferazo iz kresnic, namesto da proizvajajo in prodajajo sintetično različico. To v nekaterih regijah dejansko obdaruje glave kresnic, kjer jih na tisoče ljudi med vrhuncem spodbuja, naj jih naberejo. poletna paritvena sezona.

V enem okrožju Tennessee leta 2008 so ljudje, ki želijo unovčiti povpraševanje enega podjetja po kresnicah, ujeli in zamrznili približno 40.000 samcev. Računalniško modeliranje, ki ga je opravila ena raziskovalna skupina, kaže, da je taka letina morda za takšno populacijo kresnic nevzdržna. Ker je danes na voljo sintetična luciferaza, so takšne letine kresnic za dobiček povsem nepotrebne.

• Capinera, John L. Enciklopedija entomologije. Springer, 2008.
• “Firefly Watch.” Muzej znanosti, Boston.
• “Kako in zakaj se prižgejo kresnice?” Znanstveni ameriški, 5. sept. 2005.
• “Kresnice prižgejo, da bi pritegnili prijatelje, a tudi za odvračanje plenilcev.” Ameriško združenje za napredek znanosti, 21. avg. 2018.
• _{Lee, John. "Osnovna bioluminiscenca. "Oddelek za biokemijo in molekularno biologijo, Univerza v Georgia.}
• _{"Modeliranje učinkov žetve na obstojnost prebivalstva klopov," Ekološko modeliranje, 2013.}