Uusi-Seelanti's Waitomon luolaa valaisee outo valo

vuonna 1888 paikallinen Kawhia-heimon maoripäällikkö, mies nimeltä Tane Tinorau, päätti johtaa sotajoukkoa ja hyökätä toisen heimon kimppuun Waikoton alueella Uuden-Seelannin Pohjoissaarella.

valloitettuaan onnistuneesti toisen klaanin, lähetettiin metsästäjä etsimään ruokaa. Hän törmäsi luolaverkoston sisäänkäyntiin. Päällikkö Tinorau oli ensimmäinen, joka tutki luolia yksityiskohtaisesti, kelluen pellavakukkavarsista tehdyllä lautalla, jossa oli vain palava soihtu opastamassa tietä.

hänen soihtunsa ei kuitenkaan ollut luolan ainoa valo. Hänen päänsä yläpuolella luolan katto tuikkasi kuin yötaivas. Kallioon oli kiinnittynyt tuhansia pieniä hyönteisiä, joista jokainen välkkyi pimeydessä. Kaunis vaikutus on saanut luolat nimensä: Waitomo Glowworm luolat.

ne ovat vain yksi ympäristö, josta voi löytää valoisia olentoja – yksi niistä monista lajeista, jotka voivat lähettää kirkasta hehkua auttaakseen saaliseläinten pyydystämisessä, saalistajien välttämisessä, jopa kumppanin löytämisessä. Nämä hehkuvat olennot ovat yksi luonnon tutuimmista nähtävyyksistä, mutta joissakin tapauksissa olemme vasta alkaneet ymmärtää niitä.

Waitomon luolan kiiltomatot eivät ole lainkaan matoja. Ne ovat sienisääskien toukkia: pieniä, hentoja kärpäsiä, jotka syövät sieniä. Heti kuoriutuessaan toukat alkavat kehrätä luolan katosta tahmaisia verkkonaruja. Silkkiset langat ovat inspiroineet hyönteisten latinankielistä nimeä: Arachnocampa luminosa, joka suoraan käännettynä on “hehkuva hämähäkkimato”.

bioluminesenssi on kehittynyt erikseen vähintään 50 kertaa

kiiltomadot pudottavat tahmaista limaa verkkokuitujen varaan, mikä saa ne näyttämään katosta roikkuvilta lasihelminauhoilta. Sitten ne roikkuvat silkkilangoista ja istuvat ja odottavat. Niiden pyrstössä oleva pallomainen rauhanen tuottaa aavemaisen sinistä valoa:valo kirjaimellisesti loistaa niiden selkäpuolelta.

muut luolan pilkkopimeässä elävät hyönteiset eivät näe kiiltomatojen tahmeaa ansaa – mutta ne näkevät sinisen valon. Liekit vetävät niitä puoleensa kuin yöperhosia, ja ne lentävät ylöspäin-vain joutuakseen ansaan. Nälkäisen hyttysen tehtäväksi jää vain kelata riviin ja niellä saaliinsa elävältä.

kiiltomadot ovat taitavia elämään pimeässä. Waitomon luolien lisäksi niitä voi löytää myös piileskelemästä pimeissä, kosteissa metsäkatoksissa. Ne käyttävät kehossaan kemiallista reaktiota valon synnyttämiseen: prosessia kutsutaan bioluminesenssiksi.

ne eivät suinkaan ole yksin synnyttämässä valoa tällä tavalla. Bioluminesenssi on kehittynyt erikseen ainakin 50 kertaa. Taito on hajallaan elämänpuussa, esiintyen hyönteisissä, kaloissa, meduusoissa, bakteereissa ja jopa sienissä.

vaikka nämä organismit voivat olla silmiinpistävän erilaisia – on miljardeja vuosia siitä, kun joillakin niistä viimeksi oli yhteinen esi – isä-valon tuottamisesta vastaava Kemiallinen reaktio on huomattavan samanlainen bioluminesenssissa.

kussakin tapauksessa eläin, sienet tai bakteerit hyödyntävät hapen reaktiivisuutta, joka haluaa yhdistyä muiden alkuaineiden kanssa hapettumisprosessissa. Happi sitoutuu lusiferiini-nimiseen kemikaaliin ja käy läpi kemiallisen reaktion, jota auttaa lusiferaasientsyymi.

niiden pyrstössä oleva pallomainen rauhanen tuottaa aavemaisen sinisen valon

muodostuva suurienerginen yhdiste hajoaa ja vapauttaa sen verran energiaa, että atomien elektronit virittyvät niin, että ne hyppäävät kauemmas ytimestä. Kun ne rentoutuvat takaisin sinne, missä ne olivat, fotoni karkottaa ja energia näkyvän valon muodossa vapautuu.

vaikka kaikki bioluminesenssiin kuuluvat olennot käyttävät pitkälti samaa reaktiota, lusiferiinin ja lusiferaasin tarkka luonne ja rakenne vaihtelevat dramaattisesti eri lajeilla.

waitomon luolan kiiltomatojen tapauksessa tutkijat ovat vasta alkaneet tutkia, miten toukat tuottavat valoa. Ensimmäinen tällainen tutkimus julkaistiin vuonna 2015. Tutkijat havaitsivat huomattavan samankaltaisuuden kaikista bioluminesenssieläimistä ehkä kuuluisimman: tulikärpäsen kanssa.

tutkijoilla ei ollut syytä epäillä, että Waitomo glowworm bioluminesenssi olisi mitään Fireflyn version kaltaista. Ensinnäkin, kun sekoitat firefly luciferin Waitomo glowworm luciferaseen, valoa ei synny.

kiiltomatojen ja Tulikärpästen välillä on valtava evolutiivinen etäisyys

kiiltomato käyttää myös epätavallista ruumiinosaansa tehdäkseen valoelimiä, joita kutsutaan malfighian tubuluksiksi, jotka ovat osa hyönteisen erittymisjärjestelmää. Se on vähän niin kuin ihmiset tekisivät valoa munuaisistaan. Muiden bioluminesoivien hyönteisten ei tiedetä tekevän näin.

lisätutkimusta varten Uuden-Seelannin Otagon yliopiston tutkijat eristivät kiiltomatojen malfigiaanisista tubuluksista geenejä ja tarkastelivat, mitkä niistä olivat epätavallisen aktiivisia verrattuna geenien toimintaan muualla hyönteisten elimistössä.

kolme aktiivisinta geeniä koodasi proteiineille, jotka muistuttivat tulikärpäslusiferaasia. Tämä on outoa, koska vaikka molemmat lajit ovat hyönteisiä, kiiltomatojen ja Tulikärpästen välillä on valtava evolutiivinen etäisyys. Toinen on kärpänen ja toinen kovakuoriainen. Löytääksenne yhteisen esi-isän eliöille, – on palattava 330 miljoonaa vuotta taaksepäin.

on lähes mahdotonta, että yhteinen esi-isä olisi siirtänyt bioluminesenssigeenit molempiin ötököihin, sillä suurin osa muista samasta esi-isästä kehittyneistä hyönteisistä ei hehku pimeässä. Sen sijaan nämä kaksi lusiferaasia ovat saattaneet kehittyä itsenäisesti yhteisestä entsyymistä, joka on peritty esi-isältä jo kauan sitten.

“nämä kaksi hyönteistä ovat evoluutiossa niin kaukana, että odotimme kiiltomatolta ainutlaatuista kemiaa”, sanoo Kurt Krause, yksi kiiltomatoa tutkineista tutkijoista. “Näyttää siltä, että lusiferiini on täysin erilainen kuin tulikärpänen, mutta lusiferaasientsyymillä on monia samanlaisia ominaisuuksia.”

luonto on keksinyt erilaisia tapoja ratkaista valon tekemisen ongelma

se on epätavallinen löytö, koska tutkijat tietävät, että muut bioluminesenssieliöt käyttävät kaikenlaisia erilaisia kemikaaleja hehkun tuottamiseen. Ratamato, joka ei myöskään ole mato vaan kovakuoriaisen toukka, käyttää kahta eri lusiferaasia tuottaakseen kaksi erillistä väriä – punaisen ja vihreän kuten liikennevalot. Yksisoluiset planktonit, joita kutsutaan dinoflagellaateiksi, muodostavat oman lusiferiininsä, joka on kemiallisesti hyvin samankaltainen kuin kasveissa esiintyvä vihreä kemiallinen klorofylli.

jotkut bioluminesenssieläimet varastavat lusiferiininsä muilta olennoilta, saaden muut tehokkaasti tekemään valonsa niille.

esimerkiksi Havaijin bobtail-kalmari hyödyntää Vibrio fischeri-bakteerien valovoimaisuutta. Bakteerit eivät tuota valoa kelluessaan yksinään meressä, mutta liitettynä Kalmarin valoelimeen ne alkavat loistaa himmeää sinistä valoa. Suhde on molemminpuolinen, sillä valon tuottamisen vastineeksi bakteerit saavat tasaista ravintoainevirtaa.

“jos tarkastellaan lusiferiinien kemiaa, vaikka molekyylinen happi laukaisee aina hehkuvan reaktion, reaktiossa käytetyt varsinaiset kemialliset lusiferiinit ovat hyvin erilaisia”, Krause sanoo. “Luonto on keksinyt erilaisia keinoja valon tekemisen ongelman ratkaisemiseksi.”

miten tämä valoa tuottava kyky oikein ylipäätään syntyi? Yhden teorian mukaan lusiferiinit kehittyivät ensin antioksidantteina.

maapallon alkuaikoina, ennen kuin planeetallamme oli kunnon kaasukehä, eliöitä pommitettiin auringon UV-säteilyllä. Tämä säteily olisi hajottanut vettä ja vapauttanut haitallista reaktiivista happea, joka vaurioittaa soluja. Elämä reagoi tuottamalla antioksidantteja-kemikaaleja, jotka pystyvät pyyhkimään pois tämän vaarallisen hapen.

80-90% 700 metriä tai enemmän merenpinnan alapuolella elävistä lajeista voi tuottaa oman valonsa

vähitellen maan ilmakehä muuttui. Happipitoisuus nousi, mikä tarkoitti sitä, että enemmän oli käytettävissä liueta meriin ja eliöt voisivat alkaa tutkia syvempiä tasoja meressä ja silti saada tarvitsemansa hapen hengissä. Mutta vain vähän haitallista UV-valoa suodattuu vesipatsaan läpi, joten näiden syvällä asuvien eliöiden tuottamat antioksidantit olivat työtön.

evoluutio reagoi kuten aina: se improvisoi, löytää uuden roolin antioksidantteja.

koska syvyydessä ei ollut juurikaan valoa, lajit tarvitsivat keinon löytää ravintoa ja puolisoita. Hyödyntäen sitä, että antioksidantit olivat jo kehittyneet vuorovaikutuksessa hapen kanssa, evoluutio valitsi vähitellen versiot, jotka tuottavat valoa osana tätä vuorovaikutusta. Bioluminesenssi kehittyi-ja se osoittautui niin hyödylliseksi innovaatioksi, että kuten sanonta kuuluu, se levisi kulovalkean tavoin.

itse asiassa arvellaan, että 80-90% 700 metriä tai enemmän merenpinnan alapuolella elävistä lajeista voi tuottaa oman valonsa.

synkimmissäkin paikoissa monilla eläimillä on silmät, jotka jännittävät saadakseen himmeimmän pilkahduksen, ja näyttää siltä, että jotkin eläimet ovat kehittyneet bioluminesenssiksi yrittäessään houkutella niiden huomiota.

joissakin tapauksissa, joiden vartalo syttyy, voi itse asiassa heikentää näkyvyyttä

pelottavan näköisellä merikrottikalalla on esimerkiksi keihäsmäinen lisäke, jonka se valaisee kuin majakka. Kalat uivat katsomaan lähempää, ja merikrotin hirvittävät leuat repivät ne kappaleiksi.

Tulikärpäset sen sijaan käyttävät valoa puolison houkuttelemiseen aterian sijaan. Joillakin lajeilla koiraat erittävät tiettyä kuviota, joka kertoo naaraiden olevan kiinnostuneita parittelusta.

mutta valon olennoilla ei aina ole mielessään vetovoimaa. Jotkut tuottavat valoa viedäkseen huomion muualle-tai jopa välttääkseen ei-toivotun tarkastelun kokonaan. Joissakin tapauksissa, ottaa elin, joka syttyy voi todella tehdä sinut vähemmän todennäköisesti nähdä.

edellä mainitun Havaijin bobtail-Kalmarin kimaltelevien valojen ansiosta se voi naamioitua, sillä valo jäljittelee vesipatsaan pinnalta alas suodattuvan kirjavan valon valoa. Saalistajat, myös hait, saalistavat usein alhaalta käsin etsimällä siluetteja vedestä, jossa eläin estää auringonvalon suodattumisen läpi. Käyttämällä bioluminesenssia eräänlaisena vastavalaistuksena voi estää nämä hyökkäykset tekemällä eläimestä yhtä kirkkaan kuin ympäröivästä vedestä.

Kirveskalat käyttävät myös tätä lähestymistapaa. Niillä on valoa säteilevät elimet, jotka osoittavat vatsasta alaspäin. Ne pystyvät hienosäätämään tuottamansa valon määrää niin, että se vastaa taivaalta tulevaa valoa, jolloin ne ovat lähes näkymättömiä alapuolella oleville saalistajille.

petoeläimet, myös hait, saalistavat usein alapuolelta etsimällä siluetteja vedestä

sekä naamioitumalla, eläimet voivat käyttää vilkkuvia valoja hätkähdyttääkseen ja hämmentääkseen vihollisiaan ostaen niille arvokasta aikaa paeta. Vampyyritursaat elävät syvällä meren syvyyksissä. Hyökätessään ne ruiskuttavat pimeässä hohtavaa limaa hyökkääjäänsä kohti.

meritähtien lähisukulaisella haurailla tähdillä on myös ainutlaatuinen ja ovela tapa huijata saalistajia. Ne voivat irrottaa yhden luminoivista käsivarsistaan niin, että saalistaja jahtaa haurastähden päärungon sijaan käsivartta. Myöhemmin ne voivat kasvattaa lisäkkeensä uudelleen.

jotkin merimakkaralajit – toinen meritähtien sukulainen – ovat vielä poskellisempia ja voivat siirtää hehkuvat ruumiinosansa ohikulkeville kaloille. Tämän jälkeen saalistaja jahtaa kalaa samalla, kun merikurkku lähtee karkuun.

muut olennot voivat päihittää saalistajansa. Ne käyttävät bioluminesenssia houkutellakseen eläimiä, jotka hyökkäävät metsästäjien kimppuun ja syövät heidät.

Dinoflagellaattiplankton kuuluu tähän luokkaan. Ne tuottavat häikäiseviä sinisen valon näyttöjä yöllä. Valo hälyttää ylempänä ravintoketjussa olevia eläimiä, joita houkuttaa mahdollisuus pyydystää ja syödä yksi planktonilla laiduntava eläin.

hauraat tähdet voivat irrottaa yhden luminoivista käsivarsistaan niin, että saalistaja jahtaa käsivartta pääruumiin sijaan

Joten mistä eläimet tietävät, että niiden tuottama valo herättää oikeanlaista huomiota? Jos valo voi sekä pelottaa tai houkutella, houkutella tai häiritä, haluat varmistaa, että sinulla on oikea vaikutus saaliseläimiin, puolisoihin tai petoeläimiin.

Erään teorian mukaan eliöitä yleensä vetää puoleensa hehku, mutta lyhyet ja kirkkaat välähdykset pelästyttävät tai ohjaavat ne toisaalle. Esimerkiksi kun Waitomonaaras kiiltomatokärpänen nousee kotelostaan, se säteilee tasaista hehkua. Naaraan ympärille kerääntyy nopeasti uroksia, jotka haluavat paritella sen kanssa.

tasaisesta hehkusta on hyötyä myös silloin, kun se houkuttelee hyönteisiä aterialle. Juuri tämä vaikutus saa heidän luoliensa katon tuikkimaan kuin yötaivaan-vangiten ihmisten huomion siitä lähtien, kun päällikkö Tinorau ensi kerran näki tämän spektaakkelin 130 vuotta sitten.

Liity yli viiteen miljoonaan BBC Earth-faniin tykkäämällä meistä Facebookista, tai seuraa meitä Twitterissä ja Instagram-palvelussa.

jos pidit tästä jutusta, ilmoittaudu viikkolehteen bbc.com ominaisuudet uutiskirje nimeltään “jos vain lukea 6 asioita tällä viikolla”. Käsin valittu valikoima tarinoita BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel ja Autos, toimitetaan sähköpostiisi joka perjantai.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.

Back to Top