Új-Zéland' a Waitomo-barlangot furcsa fény világítja meg

1888-ban a Kawhia törzs helyi Maori főnöke, egy Tane Tinorau nevű ember úgy döntött, hogy háborús pártot vezet, és megtámad egy másik törzset Új-Zéland Északi szigetének Waikoto régiójában.

miután sikeresen meghódította a másik klánt, egy vadászt küldtek élelmet keresni. Megbotlott a barlanghálózat bejáratánál. Tinorau főnök volt az első, aki részletesen feltárta a barlangokat, lenvirágszárakból készült tutajon lebegett, csak égő fáklyával, hogy vezesse az utat.

azonban nem az ő fáklyája volt az egyetlen fény a barlangban. Feje fölött a barlang teteje úgy csillogott, mint az éjszakai égbolt. Több ezer apró rovar volt a sziklához rögzítve, mindegyik pislákolt a sötétben. A gyönyörű hatás elnyerte a barlangok nevét: a Waitomo Glowworm barlangok.

ezek csak egy olyan környezet, amelyben fénylényeket találhat – egyike azon sok fajnak, amelyek fényes fényt bocsáthatnak ki, hogy segítsenek elkapni a zsákmányt, elkerülni a ragadozókat, sőt társat találni. Ezek a ragyogó lények a természeti világ egyik legismertebb látnivalója, mégis néhány esetben csak most kezdjük megérteni őket.

a Waitomo barlang glowworms egyáltalán nem férgek. Ezek a gomba szúnyogok lárvái: kicsi, finom legyek, amelyek gombákkal táplálkoznak. Amint a lárvák kikelnek, elkezdenek ragacsos hálós húrokat forgatni a barlang mennyezetéről. A selymes szálak inspirálták a rovarok Latin nevét: Arachnocampa luminosa, amely közvetlenül “izzó pókféreg”-ként fordul elő.

a biolumineszcencia külön-külön legalább 50-szer fejlődött ki

az izzósférgek ragadós nyálkagömböket ejtenek a szövedékszálak mentén, ami miatt üveggyöngy nyakláncoknak tűnnek, amelyek horgászzsinórként lógnak a mennyezetről. Ezután lógnak a selymes szálakról, ülnek és várnak. A farkukban egy gömbszerű mirigy hozza létre a kísérteties kék fényt: a fény szó szerint ragyog a hátukon.

a barlang koromsötétében élő többi rovar nem látja az izzóféreg ragadós csapdáját – de látják a kék fényt. Mint a lepkék a lánghoz vonzódnak, felfelé repülnek-csak csapdába esnek. Ezután már csak annyit kell tennie az éhes szúnyognak, hogy behúzza a zsinórt, és élve felfalja zsákmányát.

a glowworms ügyesen él a sötétben. A Waitomo-barlangok mellett sötét, nedves erdei előtetőkben is elrejtőzhetnek. A testükben kémiai reakciót használnak a fény létrehozására: ezt a folyamatot biolumineszcenciának nevezik.

messze nem egyedül vannak a fény ilyen módon történő előállításában. A biolumineszcencia legalább 50-szer külön fejlődött ki. A készség szétszóródik az élet fáján, rovarokban, halakban, medúzákban, baktériumokban, sőt gombákban is megjelenik.

bár ezek az organizmusok feltűnően különbözhetnek egymástól – több milliárd év telt el azóta, hogy néhányuknak utoljára közös őse volt–, a fény előállításáért felelős kémiai reakció rendkívül hasonló a biolumineszcens organizmusokban.

minden esetben az állat, a gombák vagy a baktériumok kihasználják az oxigén reaktív jellegét, amely más elemekkel kombinálódik az oxidációnak nevezett folyamatban. Az oxigén egy luciferin nevű vegyi anyaghoz kötődik, és kémiai reakción megy keresztül, amelyet egy luciferáz nevű enzim segít.

a farkukban lévő gömbszerű mirigy a kísérteties kék fényt hozza létre

a képződött nagy energiájú vegyület lebomlik, elegendő energiát szabadítva fel az atomok elektronjainak gerjesztéséhez, hogy azok távolabb ugorjanak a magtól. Amikor visszailleszkednek oda, ahol voltak, egy foton kilökődik, és látható fény formájában energia szabadul fel.

bár minden biolumineszcens lény nagyjából ugyanazt a reakciót használja, a luciferin és a luciferáz pontos jellege és szerkezete drámai módon változik a különböző fajokban.

a Waitomo-barlang glowworms esetében a kutatók csak most kezdték el tanulmányozni, hogy a lárvák hogyan termelnek fényt. Az első ilyen tanulmány 2015-ben jelent meg. A tudósok figyelemre méltó hasonlóságot fedeztek fel az összes biolumineszcens állat közül talán a leghíresebb: a szentjánosbogár.

a kutatóknak nem volt okuk feltételezni, hogy a Waitomo glowworm biolumineszcencia bármi hasonló lenne a firefly verzióhoz. Az egyik dolog, ha keverjük firefly luciferin Waitomo glowworm luciferase nincs fény keletkezik.

hatalmas evolúciós távolság van az izzósférgek és a szentjánosbogarak között

az izzósféreg testének egy szokatlan részét is felhasználja fényszervek, úgynevezett malphighian tubulusok, amelyek a rovar ürülékrendszerének részét képezik. Ez egy kicsit olyan, mint az emberek, hogy a fény a vesék. Nincs más biolumineszcens rovar, amely ezt tenné.

további vizsgálat céljából az Új-zélandi Otago Egyetem tudósai géneket izoláltak az izzósférgek malphigian tubulusaiból, és megvizsgálták, hogy melyek voltak szokatlanul aktívak a rovarok testében máshol található génaktivitáshoz képest.

figyelemre méltó, hogy a firefly luciferázhoz hasonló fehérjékre kódolt három legaktívabb gén. Ez azért furcsa, mert bár a két faj egyaránt rovar, hatalmas evolúciós távolság van az izzósférgek és a szentjánosbogarak között. Az egyik egy légy, a másik egy bogár. A két organizmus közös ősének megtalálásához 330 millió évre kell visszamenni.

szinte lehetetlen, hogy egy közös ős mindkét bogárnak továbbadja a biolumineszcencia géneket, mivel az ugyanazon ősből kifejlődött többi rovar többsége nem világít sötétben. Ehelyett a két luciferáz egy őstől régen örökölt közös enzimtől függetlenül fejlődhetett ki.

“a két rovar evolúciósan elég messze van ahhoz, hogy egyedülálló kémiát várjunk az izzóféregtől” – mondja Kurt Krause, az egyik tudós, aki az izzóférget tanulmányozta. “Úgy tűnik, hogy a luciferin teljesen különbözik a szentjánosbogárétól, de a luciferáz enzimnek sok hasonló tulajdonsága van.”

a természet különböző módszerekkel találta ki a fény előállításának problémáját

szokatlan felfedezés, tekintve, hogy a kutatók tudják, hogy más biolumineszcens organizmusok mindenféle különféle vegyszert használnak a fény előállításához. A vasúti féreg, amely szintén nem féreg, hanem egy bogár lárva, két különböző luciferázt használ, hogy két különböző színt hozzon létre-piros és zöld, mint egy közlekedési lámpa. A dinoflagellátoknak nevezett egysejtű plankton saját luciferint készít, amely kémiailag nagyon hasonlít a növényekben található zöld kémiai klorofillhoz.

néhány biolumineszcens állat ellopja luciferinjét más lényektől, hatékonyan rávéve másokat, hogy világítsanak nekik.

a Hawaii bobtail tintahal például kihasználja a Vibrio fischeri baktériumok világító természetét. A baktériumok nem termelnek fényt, amikor önmagukban lebegnek az óceánban, de amikor beépülnek a tintahal fényszervébe, halvány kék fényt kezdenek ragyogni. A kapcsolat kölcsönösen előnyös, mivel a fény előállításáért cserébe a baktériumok állandó tápanyagáramot kapnak.

“ha megnézzük a luciferinek kémiáját, bár a molekuláris oxigén mindig kiváltja az izzó reakciót, a reakcióban használt tényleges kémiai luciferinek nagyon különbözőek” – mondja Krause. “A természet különböző módokkal állt elő a fény előállításának problémájának megoldására.”

hogyan keletkezett pontosan ez a fénytermelő képesség? Az egyik elmélet szerint a luciferinek először antioxidánsként fejlődtek ki.

a korai Földön, mielőtt bolygónknak megfelelő légköre lett volna, életformákat bombáztak a nap UV-sugárzásával. Ez a sugárzás szétszakította volna a vizet, és káros, reaktív oxigénformát szabadított volna fel, amely károsítja a sejteket. Az élet antioxidánsok előállításával reagált – olyan vegyi anyagok, amelyek képesek felmosni ezt a veszélyes oxigént.

a tengerszint alatt legalább 700 méterrel élő fajok 80-90% – a képes saját fényt előállítani

fokozatosan megváltozott a Föld légköre. Az oxigénszint emelkedett, ami azt jelentette, hogy több volt elérhető az óceánokban való feloldódáshoz, és az organizmusok megkezdhették az óceán mélyebb szintjeinek feltárását, és még mindig megkaphatták a túléléshez szükséges oxigént. De a káros UV-fény kevés szűrődik át a vízoszlopon, így a mélyen élő organizmusok által termelt antioxidánsok nem működtek.

az evolúció úgy reagált, ahogy mindig: improvizált, új szerepet talált az antioxidánsok számára.

mivel a mélységben kevés fény volt, a fajoknak szükségük volt arra, hogy élelmet és társakat találjanak. Kihasználva azt a tényt, hogy az antioxidánsok már fejlődtek, hogy kölcsönhatásba lépjenek az oxigénnel, az evolúció fokozatosan kiválasztotta azokat a verziókat, amelyek az interakció részeként fényt generálnak. A biolumineszcencia fejlődött – és olyan hasznos újításnak bizonyult, hogy-ahogy a mondás tartja-futótűzként terjedt.

valójában úgy gondolják, hogy a 700 méter (2297 láb) vagy annál nagyobb tengerszint alatt élő fajok 80-90% – a képes saját fényt előállítani.

még a legsötétebb helyeken is sok állatnak van olyan szeme, amely megfeszül, hogy elkapja a leghalványabb csillogást, és úgy tűnik, hogy egyes állatok biolumineszcenciát fejlesztettek ki, hogy megpróbálják felkelteni a figyelmüket.

bizonyos esetekben, ha egy test világít, akkor valójában kevésbé valószínű, hogy meglátják

az ijesztő kinézetű ördöghal például lándzsaszerű függelékkel rendelkezik, amely világít, mint egy világítótorony. A halak úsznak egy közelebbi pillantást, és széttépik az ördöghal szörnyű állkapcsát.

a szentjánosbogarak viszont fényt használnak arra, hogy étkezés helyett társat vonzzanak. Egyes fajokban a hímek egy bizonyos mintát bocsátanak ki, amely azt mondja a nőstényeknek, hogy érdekli őket a párzás.

de a fény teremtményei nem mindig vonzóak a fejükben. Egyesek fényt generálnak a figyelem elterelésére – vagy akár a nem kívánt ellenőrzés teljes elkerülésére. Bizonyos esetekben, ha egy test világít, valójában kevésbé valószínű, hogy meglátják.

a fent említett Hawaii bobtail tintahal csillogó fényei lehetővé teszik, hogy álcázza magát, mivel a fény utánozza a vízoszlopot a felszínről leszűrő tompított fény fényét. A ragadozók, beleértve a cápákat is, gyakran alulról vadásznak, sziluetteket keresve a vízben, ahol egy állat blokkolja a napfény szűrését. A biolumineszcencia mint ellenvilágítás egyik formája fóliázhatja ezeket a támadásokat, azáltal, hogy az állatot olyan fényessé teszi, mint a környező víz.

Hatchetfish használja ezt a megközelítést is. Fénykibocsátó szerveik vannak, amelyek lefelé mutatnak a hasukról. Képesek finomhangolni az általuk előállított fény mennyiségét, hogy az megfeleljen az égből érkező fénynek, így szinte láthatatlanná válnak az alábbi ragadozók számára.

a ragadozók, beleértve a cápákat is, gyakran alulról vadásznak, sziluetteket keresve a vízben

az álcázás mellett az állatok villogó lámpákkal is megijeszthetik és megzavarhatják ellenségeiket, értékes időt vásárolva nekik a meneküléshez. A vámpír tintahal mélyen él az óceán mélyén. Ha megtámadják őket spriccel a glow-in-the-sötét nyálka a támadó.

a törékeny csillagok, a tengeri csillagok közeli hozzátartozói, szintén egyedi és ravasz módon becsapják a ragadozókat. Leválaszthatják egyik lumineszcens karjukat úgy, hogy a ragadozó a kar után üldözi a törékeny csillag fő teste helyett. Később újra megnövelhetik a függeléküket.

a tengeri uborka egyes fajai – egy másik tengeri csillag rokona – még pofásabbak, és izzó testrészeiket átadhatják az elhaladó halaknak. A ragadozó ezután üldözi a halat, miközben a tengeri uborka elmenekül.

más lények túljárhatnak a ragadozók eszén. Biolumineszcenciát használnak, hogy vonzzák az állatokat, amelyek megtámadják és megeszik a vadászokat.

Dinoflagellate plankton ebbe a kategóriába tartozik. Éjszaka káprázatos kék fényt bocsátanak ki. A fény figyelmezteti a tápláléklánc magasabb szintjén lévő állatokat, akiket vonz a kilátás, hogy elkapják és megeszik a planktonon legelésző állatok egyikét.

a törékeny csillagok leválaszthatják az egyik lumineszcens karjukat, így a ragadozó a kar után kerget a fő test helyett

tehát honnan tudják az állatok, hogy az általuk készített fény a megfelelő figyelmet vonzza? Ha a fény megijesztheti vagy vonzhatja, csábíthatja vagy elvonhatja a figyelmét, akkor meg kell győződnie arról, hogy megfelelő hatással van-e a zsákmányra, a társakra vagy a ragadozókra.

az egyik elmélet szerint az élőlényeket általában vonzza a fény, de megijednek vagy elterelik a rövid és fényes villanások. Például, amikor a női Waitomo glowworm légy előkerül a gubójából, állandó fényt bocsát ki. Gyorsan olyan hímek veszik körül, akik párosodni akarnak vele.

az állandó ragyogás akkor is hasznos, ha rovarokat csalogatnak étkezésre. Ez a hatás teszi barlangjaik tetejét úgy csillogóvá, mint az éjszakai égbolt – magával ragadva az emberi figyelmet azóta, hogy Tinorau főnök 130 évvel ezelőtt először tanúja volt a látványnak.

csatlakozzon több mint ötmillió BBC Earth rajongóhoz úgy, hogy lájkol minket a Facebook-on, vagy kövessen minket Instagram-on és Twitteren.

ha tetszett ez a történet, iratkozzon fel a hetilapra bbc.com jellemzők hírlevél úgynevezett “ha csak olvasni 6 dolgokat ezen a héten”. A BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel and Autos válogatott történetei minden pénteken a postaládájába kerülnek.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.

Back to Top