Кто из нас не читал повесть Артура Конан Дойля "Собака Баскервилей", в которой рассказывается о светящейся собаке-убийце, преследовавшей семью Баскервилей. Кровь стынет в жилах и становится очень страшно...
Когда наступает ночь и около замка снова слышится страшный вой, а затем неожиданно появляется огромное страшное существо - значит, снова в семье Баскервилей кто-то будет убит. Впрочем, читая это, мы понимали, что светящаяся в темноте собака - это плод фантазии Конан Дойля, в реальности этого просто не может быть. Но мы ошибались. Прошли годы, и ученые разных стран научились выводить светящихся в темноте животных: свиней, мышей, кошек, собак, кроликов, рыб и обезьян.
Подобные эксперименты проводятся не ради шутки или прикола, а для изучения развития болезней и для нахождения наиболее оптимальных методов их лечения.
Свиньи, например, по многим параметрам схожи с человеком: по размеру сердца и кровеносной системы, по уровню гемоглобина в крови, по количеству эритроцитов и группам крови, по процессам пищеварения. И даже кожа хрюшек похожа на человеческую! Потрясающее количество сходств! Обезьяны, якобы наши предки, и те имеют гораздо меньшее количество генетических совпадений с человеком. Как же этим не воспользоваться!
Первыми светящихся свиней вывели ученые Китая. Они ввели в тело свиноматки, а точнее, в эмбрион, флюоресцентный протеин, взятый у медузы, способной светиться в темноте. Опыт удался, и в итоге родились очаровательные светящиеся поросята, при дневном освещении имеющие зеленоватый оттенок кожи, глаз, пятачков, зубов, копыт и даже всех внутренних органов, а если на них направить ультрафиолетовый свет, то они засияют, как огоньки!
Свечение на клеточном уровне, без вреда для организма животного, позволяет следить за всеми происходящими в организме процессами. Из оборудования нужен только микроскоп с ультрафиолетовой подсветкой.
Этот метод используется при наблюдении за организмом после пересадки стволовых клеток, которые обладают способностью превращаться в клетки органа, в который их пересадили. Введение клеток светящихся свиней позволяет по свечению проследить весь их путь в организме.
Схожесть организма свиньи и человека, возможно, в будущем позволит выращивать свиней-доноров для пересадки органов нуждающимся людям, но пока это не совсем получается. Ученые не смогли вывести свинью, генетически схожую с человеком, поэтому при пересадке тканей происходит отторжение.
Также проблема в том, что здоровых светящихся свиней очень мало, а вырастить их сложно. Поросятки зачастую либо рождаются мертвыми, либо с серьезными патологиями. Ученые надеются, что светящиеся свиньи могут приносить потомство, которое также может светиться. Да и еще нужно выяснить, не заразят ли светящиеся хрюшки-доноры людей какой-нибудь своей "свинской" болезнью.
Подобные эксперименты проводятся и с другими животными: кошками, обезьянами и т.д. В их организм "запускается" болезнь, которой может болеть и человек, а затем, наблюдая по свечению за развитием болезни, животное пытаются вылечить, применяя те или иные технологии и лекарства. Если животное выздоравливает, значит, найденное средство в будущем может помочь и человеку.
Протеин из медуз использовался и в экспериментах с малярийными комарами: удалось вывести комаров-самцов со светящимися половыми органами, которые не могут размножаться. Их отсортировали от самок (у тех ничего не светится) и выпустили на свободу. В результате замещения обычных малярийных комаров-самцов светящимися произошло сокращение их популяции.
Природа щедра. Одним дает красоту и грацию, другим - ум и хитрость, третьим - яд и грозный вид. Несчастным и безобразным, обитающим в глубокой тьме, тоже кое-что достается.
Биолюминесце́нция - способность живых организмов светиться, достигаемая самостоятельно или с помощью симбионтов. Название происходит от др.-греч. βίος , «жизнь» и лат. lumen - «свет». Свет создаётся у более высокоразвитых организмов в специальных светящихся органах (например, в фотофорах рыб), у одноклеточных эукариот - в особых органоидах, а у бактерий - в цитоплазме. Биолюминесценция основывается на химических процессах, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Таким образом, биолюминесценция является особой формой хемилюминесценции. Википедия
Рыба-топорик Sternoptychidae
Брюшко этой небольшой тропической рыбки, живущей на глубине от 200 до 2000 м, оснащено фотофорами, продуцирующими зеленое излучение. Люминесценция маскирует силуэт топорика: на фоне контрового света сверху (с поверхности океана) рыбка становится почти незаметна хищникам, обитающим ниже.
2. Светящиеся личинки Arachnocampa luminosa
Потолок новозеландской пещеры Вайтомо напоминает звездное небо. Так сверкают личинки местного грибного комарика. Они ткут шелковые гнезда, спускают вниз множество нитей с липкой жидкостью и своим сиянием завлекают добычу - мошек, улиток и даже собственных взрослых родственников.
3. Ночесветка Noctiluca scintillans
Таинственное свечение моря, веками завораживающее мореплавателей и рыбаков в разных местах земного шара, вызывают одноклеточные организмы, динофлагелляты, образующие скопления в поверхностных водах. Испускаемые ими импульсы света, возможно, являются сигналом тревоги.
4. Светящиеся грибы Mycena lux-coeli
Известно свыше 70 видов люминесцентных грибов. Более 40 из них принадлежат к роду мицена. Размер японских грибов mycena lux-coeli, растущих на упавших деревьях, всего 1–2 см в диаметре, но их свечение видно в темноте на расстоянии 50 метров. Предположительно, так грибы привлекают насекомых, которые переносят споры.
5. Адский вампир Vampyroteuthis infernalis
Головоногий моллюск, единственный современный представитель отряда вампироморфов, живет на глубине 400–1000 метров, в зоне кислородного минимума. Все его тело покрыто фотофорами, активность которых вампир хорошо контролирует: может управлять длительностью и интенсивностью вспышек. Вместо чернил в случае опасности испускает облако сверкающей слизи.
6. Скорпионы Scorpiones
Ручная UV-лампа давно используется для ночных полевых съемок этих животных. Скорпионы не обладают способностью к биолюминесценции, но в их экзоскелете содержатся флуоресцентные вещества, активизирующиеся под воздействием ультрафиолетовых волн определенной длины.
7. Светляки Lampyridae
Насчитывается около 2000 видов жуков этого семейства. Все они обладают органами свечения разных типов. Самый распространенный - лантерна, располагающаяся на концевых сегментах брюшка. Световые сигналы разной интенсивности и длительности являются средством коммуникации между самками и самцами.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Люминесценция - это излучение видимого света и света в диапазонах от ультрафиолетового до инфракрасного.
В природе явление люминесценции известно с давних пор. Изучение его привело к открытию рентгеновских лучей и радиоактивности.
Некоторые животные обладают системами, позволяющими им производить люминесцентный свет с целью сбить с толку или испугать врага.
Вы знаете, откуда пошли сказки о Жар – птицах и нечистой силе? Да-да-да, нам знакомо это явление – люминесценция!
Те, кто бывал в тропиках, могли наблюдать поистине удивительные подводные свечения. А при определённом стечении обстоятельств некоторые видели светящихся в темноте птиц, рыб и даже людей!
В прежние века люди приходили в трепет от увиденного. Они принимали светящихся холодным огнём пернатых за летящих бесов. Об этом явлении слагались мифы и сочинялись сказки. Вот один из таких мифов.
В летописи собора, находящегося в Старой Ладоге рассказывается о том, что дьяк Фёдор осенним вечером 1864 года шёл вдоль обрыва над рекой Волхов и услышал шум крыльев, похожий на тот, что издают утки. Но каков же был ужас, испытанный Фёдором, когда он увидел летящего прямо на него беса! Ещё страшнее стало дьячку, когда бес обернулся гусем. Разумеется, сначала никто не поверил рассказам Фёдора, но через несколько дней «бесы» появились и перед другими людьми. Самые отважные пытались поймать этих Жар – птиц, но усилия их успехом не увенчались. А поздней осенью « нечистая сила» исчезла.
В районе Архангельска и по сей день встречаются светящиеся птицы. В основном это утки и гуси. Случались такие встречи и в Подмосковье. Один из охотников как-то раз подстрелил такую птицу, и, положив её в свою охотничью сумку, с удивлением понял, что его руки тоже начали мерцать странным светом. Но свечение прекратилось, пока он донёс свой трофей до дома.
Учёные объясняют подобное явление довольно просто. По мнению орнитологов, на перьях многих птиц селятся особые микроорганизмы, которые и создают удивительный эффект свечения.
Полосы на воде, фосфоресцирующие холодным светом, можно увидеть во время ночной теплоходной прогулки по Чёрному морю в районе города Сочи. Представьте себе огромное звёздное небо, вдалеке- огоньки прибрежных посёлков с возвышающимися над ними горделивыми вершинами гор и постепенно разгорающуюся вокруг теплохода воду, которая начинает всё больше и больше переливаться голубоватым светом! Гребни волн начинают полыхать удивительным светом, в этих всполохах радостно играют дельфины. Поистине, это великолепное зрелище!
А создают его морские микроорганизмы. Светиться могут медузы, некоторые виды кальмаров и рыб, креветки.
Светящихся кальмаров «открыли» французские учёные в 1834 г. У такого кальмара 10 щупалец, и водится он чаще всего в Индийском океане и у побережья Южной Африки. Явление такого свечения называется хемолюминесценция – это переход химической энергии в свет без затрат на тепло.
А вот явление светящихся гигантских колёс в тропических морях до сих пор остаются загадкой. Колёса эти в диаметре достигают нескольких метров, они вращаются и движутся над водой, приводя очевидцев в священный трепет. Очевидцев этого фантастического зрелища много, а вот сфотографировать колёса не удалось пока никому.
Светлячки
Кто из вас не встречал крохотных светлячков, мерцающих в траве зелёными огоньками? В Крыму такие светлячки нередки и достигают размера с ноготь на мизинце ребёнка. Впервые увидев в ночи такой огонёк, легко можно принять его за глаз хищника. Ещё бы! У страха ведь глаза велики!
Бывает, что тропические светлячки собираются огромными группами и рассаживаются на дереве, по несколько на каждом листике. Их свет виден на расстоянии полутора – двух километров! Причём они одновременно «включают и гасят» свои «фонарики».
Интересно, что однажды такие вот светлячки спасли Кубу от захватчиков! В 18 веке на острове высадилась морская экспедиция, но ночью колонизаторы увидели в лесу мириады светящихся огней. Англичане решили, что силы неприятеля слишком велики, нужно спасаться бегством, пока не поздно.
Биолюминесценция (в переводе с греч. “биос” – жизнь, и лат. “люмен” – свет) – это способность живых организмов излучать свет. Это одно из самых удивительный явлений. В природе встречается не так часто. Как это выглядит? Давайте смотреть:
10. Светящийся планктон
Фото 10. Светящийся планктон, МальдивыСветящийся планктон в озере Гиппсленд, Австралия. Свечение это есть ни что иное, как биолюминесценция – химические процессы в организме животных, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Удивительное по своей природе явление биолюминесценции, посчастливилось не только увидеть, но и заснять фотографу Филу Харту (Phil Hart).
9. Светящиеся грибы
На фото изображён Panellus stipticus. Один из немногих грибов, обладающий биолюминесценцией. Этот вид грибов достаточно распространён в Азии, Австралии, Европе и Северной Америке. Растет группами на бревнах, пнях и стволах лиственных деревьев, особенно, на дубах, буках и березах.
8. Скорпион
На фото изображён скорпион, светящийся под ультрафиолетом. Скорпионы не излучают свой собственный свет, но они светятся под невидимым излучением неонового света. Всё дело в том, что в наружном скелете скорпиона имеется вещество, которое как раз и излучает свой свет под ультрафиолетом.
7. Светящиеся червячки Пещеры Вайтомо, Новая Зеландия
В Новой Зеландии, в пещере Вайтомо обитают светящиеся личинки москитов. Они покрывают потолок пещеры. Эти личинки оставляют нити светящейся слизи, до 70 на одного червячка. Это им помогает ловить мух и мошек, которыми они питаются. У некоторых видов такие нити ядовитые!
6. Светящиеся медузы, Япония
Фото 6. Светящиеся медузы, Япония
Удивительное зрелище можно было увидеть в заливе Тояма Бэй в Японии – тысячи выброшенных на берег залива медуз. Причём обитают эти медузы на больших глубинах, а в период размножения поднимаются на поверхность. В этот момент их и принесло в огромном количестве на сушу. Внешне эта картина очень напоминает светящийся планктон! Но это абсолютно два разных явления.
5. Светящиеся грибы (Mycena lux-coeli)
То что Вы видите здесь – светящиеся грибы Mycena lux-coeli. Растут они в Японии, во время сезона дождей на поваленных деревьях Chinquapin. Эти грибы выделяют свет благодаря веществу под названием люциферин, который окисляясь и выделяет вот такое интенсивное зеленовато-белое свечение. Очень забавно, что, по-латыни, Люциферу означает “свет дарителя.” Кто бы знал! Живут эти грибы всего лишь несколько дней, и умирают когда дожди заканчиваются.
4. Свечение остракод Cypridina hilgendorfii, Япония
Cypridina hilgendorfii – так называются ракушниковые острокоды, крошечные (по большой части не более 1-2 мм), прозрачные организмы, живущие в в прибрежных водах и песках Японии. Светятся они благодаря веществу люциферину.
Интересен тот факт, что во время Второй Мировой войны, японцы собирали этих рачков с целью получения света ночью. Намочив эти организмы в воде, они снова начинают светиться.
3. Светящиеся светлячки
Фото 3. Фотография светлячков, сделанная на длинной выдержке
Вот так выглядят места обитания светлячков, сделанные на длинной выдержке. Светлячки мигают, чтобы привлечь к себе внимание противоположного пола.
2. Светящиеся бактерии
Светящиеся бактерии – удивительное природное явление. Свет у бактерий создается в цитоплазме. Обитают они в основном в морской воде, и реже на суше. Одна бактерия излучает сама по себе очень слабый, практически невидимый свет, но когда они в большом количестве, то светятся уже более интенсивным, очень приятным глазу голубым светом.
1. Медуза (Aequorea Victoria)
В 1960-х японо-американским учёным Осаму Симомура в университете Нагоя был выявлен люминесцентный белок экворин из медузы эквореи (Aequorea victoria). Симомура показал, что экворин инициируется с ионами кальция без кислорода (окисления). Иными словами светоизлучающий фрагмент является не сам по себе отдельным субстратом, а субстратом, прочно связанным с белком. Это в свою очередь дало огромный вклад не только в науку, но и в медицину. В 2008 году Симомура был удостоен Нобелевской премии за свои труды.
«Моя Планета» рассказывает об удивительном явлении — светящихся живых существах и о том, где и когда их можно увидеть.
Около 800 видов существ на планете светятся в темноте, словно лампочки. Это и всем известные светлячки, и некоторые земляные черви, и подводные обитатели — глубоководные рыбы, медузы, кальмары. Некоторые организмы светятся постоянно, а некоторые способны лишь на короткие вспышки. Одни сияют всем телом, у других есть для этого специальные «фонарики» и «маячки».
Свет используется организмами в самых различных целях: для привлечения добычи и партнеров, для маскировки, отпугивания и дезориентации врагов или просто для общения с соплеменниками.
Способность живых существ излучать свет называется биолюминесценцией. В ее основе лежит химическая реакция, вызванная присутствием определенных веществ и сопровождающаяся выделением энергии. Ученые занялись изучением биолюминесценции лишь в конце XIX века, и до сих пор в этой области остается много вопросов и загадок. Мы расскажем о самых удивительных светящихся существах, которые населяют нашу планету.
Светляки
Представители семейства светляков (а их около 2000 видов) устраивают эффектные иллюминации по ночам, используя свой световой прибор на брюшке для спаривания и коммуникации друг с другом. Светиться способны не только взрослые особи, но и яйца и личинки. Свет представителей разных видов отличается оттенками и характером: от красно-желтого до зеленого, от непрерывного до пульсирующего. Многие виды этих жуков могут регулировать свет в своих «лампочках»: светить ярко или тускло, собравшись вместе, вспыхивать и гаснуть одновременно. Особенно коварны самки американского светлячка Photuris versicolor: сначала они излучают световые сигналы для привлечения самцов своего вида, а спарившись с ними, меняют позывные для заманивания самцов другого вида — уже в гастрономических целях.
На примере светлячков можно понять, как происходит процесс биолюминесценции в целом: в брюшке жука есть фотогенные клетки, содержащие небольшие молекулы — люцефирины. Под влиянием особого фермента — люциферазы происходит их окисление с выделением энергии (для реакции необходимо присутствие кислорода, аденозинтрифосфата и ионов магния). При этом энергия не идет на нагревание, как, например, у лампочки накаливания, а практически целиком переходит в холодный свет. КПД «лампочки» светлячка достигает 98%, притом что обычная лампа накаливания способна превратить в свет только 5% энергии. Свет от 38 жуков может конкурировать с пламенем средней восковой свечи.
Во многих странах люди использовали светлячков как источники света до изобретения Эдисона. Аборигены Центральной и Южной Америки украшали себя и жилища светлячками в дни ритуальных праздников. Индейцы Амазонки привязывали огненных жуков к ногам, надеясь их светом отпугнуть ядовитых змей в джунглях. Португальцы, колонизировавшие Бразилию, клали жуков в лампады возле икон вместо масла. Японские гейши набивали светлячками плетеные сосуды — получались эффектные ночники. Ловля светлячков и любование ими — давнее развлечение японцев.
Где увидеть: например, можно в июне приехать на японскую ферму Yuyake Koyake (в получасе езды от Токио), где обитает около 2500 сверчков.
Медузы
Медуза Aequorea victoria стала знаменитостью благодаря японскому ученому Осаму Симомуре: он заинтересовался ее свечением еще в 50-е годы, в течение десятилетий ведрами ловил подобных медуз и исследовал около 9000 экземпляров. В результате из медузы в лаборатории был выделен зеленый белок (GFP), который флуоресцирует зеленоватым светом при освещении его синим светом. Это казалось сизифовым трудом, пока не появилась генная инженерия и не нашлось применение GFP: теперь этот ген можно вживлять в живые организмы и воочию видеть, что происходит в клетках. За это открытие Симомура в 2008 году получил Нобелевскую премию по химии.
Где увидеть: у западного побережья Северной Америки.
Светящиеся черви
В сибирской земле живут люминесцирующие черви. Они имеют светящиеся точки по всему телу, реагируют голубовато-зеленым светом на различные раздражители (механические, химические, электрические), способны светиться до десяти минут, постепенно затухая. Удивительных червей, получивших название Fridericia heliota, обнаружили и изучили ученые из Красноярска. Получив мегагрант на создание лаборатории биолюминесцентных биотехнологий в Сибирском федеральном университете, они пригласили того самого Осаму Симомуру и смогли расшифровать структуру светящегося белка червей и даже синтезировать его в лаборатории. В этом году они опубликовали результаты своих многолетних исследований. Червей ученые собирали сами, перелопатив тонны сибирской почвы.
Где увидеть: в сибирской тайге ночью.
Личинки комаров
Грибные комары Arachnocampa проводят от полугода до года жизни в состоянии личинки, а в обличье комара живут всего один-два дня. Будучи личинками, они плетут из шелка ловчие сети, подобно паукам, и подсвечивают их собственным сине-зеленым светом. В результате их колонии на стенах и потолках пещер выглядят как звездное небо. Чем голоднее личинки, тем ярче они светятся, привлекая добычу — мелких насекомых.
Где увидеть: в австралийских и новозеландских пещерах — особенно популярны у туристов разных стран лодочные экскурсии в пещеры Вайтомо.
Рачки
Во время Второй мировой войны японцы собирали мелких ракушковых остракодов Cypridina hilgendorfii и использовали их для освещения ночью. Включаются эти природные лампочки очень просто: достаточно намочить их водой.
Где увидеть: в прибрежных водах и песках Японии.
Рыбы
В глубинах океанов живут удивительные светящиеся рыбы, оснащенные специальными органами — фотофорами. Это железы-фонари, которые могут быть расположены где угодно: на голове, спине, по бокам, вокруг глаз или рта, на усиках или отростках тела. Они заполнены слизью, внутри которой светятся биолюминесцентные бактерии. Любопытно, что рыба сама может контролировать свечение бактерий, сужая или расширяя сосуды, — для вспышек света необходим кислород. Самые интересные из светящихся рыб — глубоководные удильщики, живущие на глубине около 3 км под водой. У самок, которые могут достигать метра в длину, есть специальная удочка с «маячком» на конце: именно свет привлекает к ней добычу. Самый продвинутый вид удильщиков — придонная галатеатаума Galatheathauma axeli имеет световую «приманку» прямо во рту. Ей не нужно охотиться — достаточно просто открыть рот и проглотить добычу.
Еще одна колоритная рыбка — черный дракон (Malacosteus niger). Примечательна тем, что излучает красный свет с помощью специальных «прожекторов», расположенных под глазами. Свет не виден почти никому из глубоководных жителей океана, и рыба может спокойно освещать себе путь, оставаясь незамеченной.
Где увидеть: глубоко в океане.
Кальмары
Среди кальмаров насчитывается около 70 биолюминесцентных видов. Самым большим в мире светящимся существом является гигантский кальмар Taningia danae — ученым удавалось увидеть особь длиной 2,3 м и весом 60 кг. Световые органы расположены у него на щупальцах. Ученые предполагают, что кальмар излучает вспышки света с целью ослепить жертву и измерить расстояние до цели. В 2007 году команда из Национального музея науки Токио сняла на камеру фрагмент охоты кальмара-великана, обитающего на глубине до 1000 м.
Еще один удивительный головоногий — кальмар-вампир Vampyroteuthis infernalis. Из-за необыкновенных органов свечения он был выделен учеными в отдельный отряд. Помимо двух крупных фотофор у него есть маленькие светящиеся «фонарики» по всему телу, к тому же он умеет выпускать из кончиков щупалец световую завесу, состоящую из многочисленных голубых светящихся шариков. Это мощное оружие в борьбе с противником действует до десяти минут и позволяет кальмару скрыться в случае опасности. Любопытно, что подводный вампир может регулировать яркость и размер цветового пятна.
Где увидеть: в начале марта полчища кальмаров-светлячков Watasenia обитают в Японии около побережья залива Тояма. Эти небольшие существа живут в западной части Тихого океана на глубине до 350 м и по весне выходят на нерест к поверхности, устраивая светопредставление для туристов.
Огнетелки
Огнетелки, или пиросомы, — это морские свободноплавающие колониальные существа из класса оболочников. Они состоят из тысяч маленьких организмов — зооидов. Каждый из них имеет бактериальные светящиеся органы, благодаря которым вся колония люминесцирует голубовато-зеленым светом, видимым на расстоянии более 30 м. Плавает это животное, похожее на гигантского червя, замкнутым концом наружу, а во внутренней полости вполне мог бы поместиться взрослый человек. Подводное чудовище может разрастаться до 30 м в длину. Биологи называют пиросом морскими единорогами, так как они — одни из самых таинственных и малоизученных существ на планете.
Где увидеть: воды вблизи австралийского острова Тасмания — одно из немногих мест на планете, где огнетелки подплывают близко к берегу. В 2011 году в этих местах Майкл Барон заснял на видео 18-метрового морского единорога.
Зеленые животные
Благодаря белку, выделенному из медузы, учеными были выведены животные, светящиеся зеленым светом при освещении ультрафиолетом. В 1998 году появилась первая зеленая мышь с геном GFP, затем ученые подарили миру зеленых свиней и овец, светящихся разноцветных рыбок GloFish и генно-модифицированных шелкопрядов, которые производят флуоресцентный шелк. Ученые надеются, что цветные гены помогут бороться с болезнями, такими как ВИЧ, онкология, болезни Паркинсона и Альцгеймера.