ニュージーランド'S Waitomo Cave is illuminated by a strange light

1888年、地元のマオリ族のKawhia部族の酋長、Tane Tinorauという男は、戦争党を率いて、ニュージーランドの北島のWaikoto地域の別の部族を攻撃することに決めました。

他の一族を征服することに成功した後、ハンターが食糧を見つけるために送られました。 彼は洞窟のネットワークへの入り口を横切ってつまずいた。 チーフTinorauは道を導くためにちょうど燃えるトーチと亜麻の花の茎で作られたいかだに浮かんで、詳細に洞窟を探索する最初の人でした。

しかし、彼の聖火は洞窟の中の唯一の光ではなかった。 彼の頭の上には、洞窟の屋根が夜空のように輝いていました。 岩には何千もの小さな昆虫が付着しており、それぞれが暗闇の中でちらつきました。 美しい効果は洞窟に名前を得た:Waitomo Glowwormの洞窟。

彼らはあなたが光の生き物を見つけることができるただの環境です–獲物を捕まえるのを助け、捕食者を避け、仲間を見つけるために明るい輝きを放つことができる多くの種の一つです。 これらの輝く生き物は、自然界で最も身近な観光スポットの一つですが、場合によってはそれらを理解し始めたばかりです。

ワイトモ洞窟のグロワームは全くワームではありません。 彼らは真菌の幼虫です:真菌を食べる小さな繊細なハエ。 幼虫が孵化するとすぐに、彼らは洞窟の天井から粘着性のウェブ文字列を回転させ始めます。 絹のような糸は昆虫のラテン語の名前に影響を与えました:Arachnocampa luminosa、これは直接”輝くクモ-ワーム”と解釈されます。

生物発光は少なくとも50回別々に進化している

glowwormsはウェブ繊維に沿って粘着性の粘液の小球を落とし、天井から釣り糸のようにぶら下がっているガラスビーズのネックレスのように見える。 彼らはその後、絹のような糸からハングアップし、座って待っています。 彼らの尾にオーブのような腺は幽霊のような青い光を生成します:光は文字通り彼らの裏側から輝いています。

洞窟の真っ黒に住む他の昆虫は、グローワームの粘着性の罠を見ることはできませんが、青い光を見ることができます。 蛾のように炎に引き寄せられ、彼らは上向きに飛びます–捕獲されるだけです。 空腹のブヨがするために残っているのは、ラインをリールにして、獲物を生きて食べることだけです。

光虫は暗闇の中での生活に熟達している。 ワイトモ洞窟だけでなく、暗く湿った森の天蓋に隠れていることもあります。 生物発光として知られているプロセス:彼らは光を作成するために自分の体に化学反応を使用しています。

彼らはこのように光を生成することで、一人では遠いです。 生物発光は、少なくとも50回別々に進化してきた。 スキルは、昆虫、魚、クラゲ、細菌、さらには真菌に現れ、生命の木に散在しています。

これらの生物は互いに著しく異なる可能性がありますが、それらのいくつかが最後に共通の祖先を共有してから数十億年ですが、光を生成する化学反応は生物発光生物において非常に類似しています。

いずれの場合も、動物、真菌、または細菌は酸素の反応性を利用し、酸化として知られるプロセスで他の元素と結合したいと考えています。 酸素はルシフェリンと呼ばれる化学物質に結合し、ルシフェラーゼと呼ばれる酵素によって助けられる化学反応を経る。

尾にあるオーブのような腺が幽霊のような青い光を生成します

形成された高エネルギー化合物は分解し、原子中の電子を励起するのに十分なエネル 彼らがいた場所に戻ってリラックスすると、光子が排出され、可視光の形のエネルギーが放出されます。

すべての生物発光生物はほとんど同じ反応を使用しますが、ルシフェリンとルシフェラーゼの正確な性質と構造は種によって劇的に異なります。

ワイトモ洞窟のglowwormsの場合、研究者は幼虫がどのようにして光を生成するかを研究し始めたばかりです。 そのような最初の研究は2015年に出版されました。 科学者たちは、おそらくすべての生物発光動物の中で最も有名なホタルとの顕著な類似性を発見しました。

研究者は、Waitomo glowworm bioluminescenceがfireflyバージョンのようなものであると疑う理由はありませんでした。 一つには、あなたがWaitomo glowwormルシフェラーゼとホタルルシフェリンを混合すると、光は生成されません。

グローワームとホタルの間には巨大な進化的距離があります

グローワームはまた、昆虫の排泄システムの一部を形成するマルフィギアン細管と呼ばれる光の器官を作るために、その体の珍しい部分を使用しています。 それは彼らの腎臓から光を作る人間のようなビットです。 他の生物発光昆虫はこれを行うことは知られていない。

さらに調査するために、ニュージーランドのオタゴ大学の科学者は、glowwormsのmalphigian尿細管から遺伝子を単離し、昆虫の体の他の場所の遺伝子活性と比較して、ど

注目すべきことに、ホタルルシフェラーゼに類似していたタンパク質のためにコードされた最も活性な遺伝子の三つ。 これは奇妙なことですが、2つの種は両方とも昆虫ですが、glowwormsとfirefliesの間には巨大な進化の距離があります。 一つはハエであり、もう一つはカブトムシです。 二つの生物の共通の祖先を見つけるためには、330万年前に戻らなければならないでしょう。

同じ祖先から進化した他の昆虫の大部分は暗闇の中で光り輝くことがないため、共通の祖先が生物発光遺伝子を両方のバグに渡したことはほと 代わりに、2つのルシフェラーゼは、ずっと前に祖先から継承された共通の酵素から独立して進化している可能性があります。

「2つの昆虫は進化的に十分に離れており、glowwormからユニークな化学が期待されていました」とglowwormを研究した科学者の1人であるKurt Krause氏は言います。 “ルシフェリンはホタルのそれとは完全に異なっているように見えますが、酵素ルシフェラーゼは多くの同様の特徴を持っています。”

自然は光を作る問題を解決するさまざまな方法を考え出しました

研究者は、他の生物発光生物が輝きを作り出すためにあらゆる種類の異なる化学 また、ワームではなく、カブトムシの幼虫である鉄道ワームは、二つの異なるルシフェラーゼを使用して、信号機のように赤と緑の二つの別々の色を生成します。 渦鞭毛藻と呼ばれる単細胞プランクトンは、植物に見られる緑色の化学クロロフィルに化学的に非常に類似している独自のルシフェリンを作る。

いくつかの生物発光動物は他の生き物からルシフェリンを盗み、効果的に他の動物に光を与えます。

ハワイのボブテイルイカは、例えば、ビブリオフィシェリ菌の発光性質を利用しています。 細菌は自分で海に浮かんでいるときに光を発することはありませんが、イカの光の器官に組み込まれると、かすかな青い光が輝き始めます。 関係は細菌が栄養素の安定した流れを得るライトを作り出すことと引き換えにように相互に有利である。

“ルシフェリンの化学を見ると、分子酸素は常に輝く反応を引き起こすが、反応に使用される実際の化学ルシフェリンは非常に異なっている”とKrause氏は言 「自然は、光を作るという問題を解決するさまざまな方法を考え出しました。”

そもそもこの光発生能力はどのように正確に発生したのでしょうか? 一つの理論は、ルシフェリンが最初に抗酸化物質として進化したということです。

初期の地球では、私たちの惑星が適切な大気を持つ前に、生命体は太陽からの紫外線を浴びました。 この放射線は、水を分解し、細胞に損傷を与える有害な反応性形態の酸素を放出したであろう。 生命は酸化防止剤–この危ない酸素の上でモップできる化学薬品の作成によって答えた。

海面下700m以上に生息する種の80-90%が自分の光を生成することができます

徐々に、地球の大気が変化しました。 酸素レベルが上昇したため、海洋に溶けやすくなり、生物は海洋のより深いレベルを探索し始め、生き残るために必要な酸素を得ることができました。 しかし、有害なUV光のほとんどが水柱を通ってフィルターダウンするので、これらの深海生物によって生成された抗酸化物質は仕事から外れていました。

進化は常にそうであるように応答しました: それは、抗酸化物質のための新しい役割を見つけること、即興。

深さには光がほとんどなかったため、種は食べ物や仲間を見つける方法が必要でした。 酸化防止剤が既に酸素と相互作用するように進化していたという事実を利用して、進化はその相互作用の一部として光を生成するバージョンのために徐々に選択されました。 生物発光は進化しました-そして、それは諺にもあるように、それは山火事のように広がった、そのような有用な技術革新を証明しました。

実際には、海面下700m(2,297フィート)以上に生息する種の80-90%が自分の光を作り出すことができると考えられています。

最も暗い場所でも、多くの動物はかすかなかすかな光をキャッチするために緊張している目を持っており、いくつかの動物は彼らの注意を引こうとするために生物ルミネセンスを進化させたようです。

場合によっては、ライトアップされた体を持つことで、実際には見られにくくなることがあります

恐ろしいように見えるアンコウは、例えば、灯台のようにライトアップされる槍のような付属物を持っています。 魚はよく見るために泳ぐ、とアンコウの巨大な顎によって離れてリッピング取得します。

ホタルは、一方で、食事ではなく仲間を引き付けるために光を使用します。 いくつかの種では、男性は、彼らが交配に興味を持っていることを女性に伝える特定のパターンを放出します。

しかし、光の生き物は常に彼らの心に魅力を持っているとは限りません。 一部は注意をそらすためにライトを発生させる–また更に不必要な精査を完全に避けるために。 いくつかのケースでは、点灯体を持つことは、実際にあなたが見られる可能性が低くすることができます。

前述のハワイアンボブテイルイカの輝く光は、水面から水柱をろ過するまだらの光の光を模倣するため、それ自体を偽装することができます。 サメを含む捕食者は、多くの場合、動物がを通してフィルタリング日光を遮断している水の中でシルエットを探して下から狩ります。 生物発光を対照明の一形態として使用すると、動物を周囲の水と同じくらい明るくすることによって、これらの攻撃を阻止することができます。

Hatchetfishもこのアプローチを使用します。 彼らは彼らの腹から下方を指す発光器官を持っています。 彼らは、空から来る光と一致するように、彼らが作る光の量を微調整することができ、下の捕食者にはほとんど見えなくなります。

サメを含む捕食者は、しばしば水中のシルエットを探して下から狩りをする

迷彩だけでなく、動物は点滅するライトを使用して敵を驚かせ、混乱させ、脱出する貴重な時間を買うことができる。 吸血鬼のイカは、海の深さに深く住んでいます。 攻撃された場合、彼らは彼らの加害者に暗い粘液で輝きを噴出します。

ヒトデの近親者である脆い星もまた、捕食者をだますユニークでずるい方法を持っています。 彼らは、捕食者が脆い星の本体の代わりに腕の後を追いかけるように、発光腕の1つを取り外すことができます。 その後、彼らは彼らの付属物を再成長させることができます。

ナマコのいくつかの種–もう一つのヒトデの親戚–はさらに頬張っており、輝く体の部分を通過する魚に渡すことができます。 捕食者は魚の後を追いかけ、ナマコは逃げ出します。

他の生き物は捕食者の裏をかくことができます。 彼らはそれらのハンターを攻撃して食べる動物を引き付けるために生物発光を使用します。

渦鞭毛藻プランクトンはこのカテゴリに分類されます。 彼らは夜に青い光の見事なディスプレイを生成します。 光は、プランクトンに放牧動物のいずれかをキャッチし、食べるの見通しに魅了されている食物連鎖、上の高い動物に警告します。

脆い星は、捕食者が本体の代わりに腕の後を追いかけるように、発光腕の1つを取り外すことができます

それでは、動物はどのようにして、彼らが作っている光が正しい種類の注意を引き付けることを知っていますか? 光が恐れたり、引き付けたり、誘惑したり、気を散らすことができる場合は、獲物、仲間、捕食者に正しい影響を与えていることを確認したいと思います。

1つの理論は、生物は一般的に輝きに魅了されますが、短期間で明るい閃光によっておびえたり転用されたりするということです。 例えば、女性のWaitomo glowwormのハエが彼女の繭から出てくるとき、彼女は安定した輝きを放つ。 彼女はすぐに彼女と交尾したい男性に囲まれています。

安定した輝きは、食事のために昆虫を誘惑することになると便利です。 130年前にティノラウ酋長が初めてこの光景を目撃して以来、彼らの洞窟の屋根が夜空のようにきらめくのはこの効果です。

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