New Zealand'S Waitomo Cave er opplyst av et merkelig lys

i 1888 bestemte den lokale maorihøvdingen Av Kawhia-Stammen, En mann Ved navn Tane Tinorau, seg for å lede en krigsfest og angripe en annen stamme I Waikoto-regionen På New Zealands Nordøya.

etter å ha erobret den andre klanen, ble en jeger sendt for å finne mat. Han snublet over inngangen til et nettverk av grotter. Chief Tinorau var den første til å utforske hulene i detalj, flytende på en flåte laget av lin blomst stilker med bare en brennende fakkel for å lede veien.

men hans fakkel var Ikke det eneste lyset i hulen. Over hodet hans, hulen taket blinket som nattehimmelen. Det var tusenvis av små insekter festet til fjellet, hver flimrende i mørket. Den vakre effekten har tjent hulene sitt navn: Waitomo Glowworm Caves.

De er bare ett miljø der du kan finne skapninger av lys – en av de mange artene som kan avgi en lys glød for å hjelpe fange byttedyr, unngå rovdyr, selv for å finne en make. Disse glødende skapningene er en av naturens mest kjente severdigheter, men i noen tilfeller begynner vi bare å forstå dem.

Waitomo Cave glowworms er ikke ormer i det hele tatt. De er larver av sopp gnats: små, delikate fluer som spiser på sopp. Så snart larvene klekkes de begynner å spinne klissete web strenger fra hulen taket. De silkefulle trådene har inspirert insektenes latinske navn: Arachnocampa luminosa, som direkte oversettes som “glødende edderkopporm”.

Bioluminescens har utviklet seg separat minst 50 ganger

glowworms slippe globules av klebrig slim langs web fiber, noe som gjør dem ser ut som glass perle halskjeder hengende som fiskesnører fra taket. De henger deretter fra silketrådene og sitter og venter. En orb-lignende kjertel i halene produserer spøkelsesaktig blått lys: lys skinner bokstavelig talt ut av sine backsides.

de andre insektene som lever i hulens svarte hule, kan ikke se glowworms klissete felle – men de kan se det blå lyset. Tiltrukket som møll til en flamme, flyr de oppover-bare for å bli fanget. Alt som er igjen for den sultne myggen å gjøre, er å rulle i linjen og sluke sitt bytte levende.

glowworms er flinke til å leve i mørket. I Tillegg Til Waitomo caves, kan De også bli funnet gjemmer seg i mørke, fuktig skog kalesjer. De bruker en kjemisk reaksjon i kroppen for å skape lys: en prosess kjent som bioluminescens.

de er langt fra alene i å generere lys på denne måten. Bioluminescens har utviklet seg separat minst 50 ganger. Ferdigheten er spredt over hele livets tre, som vises i insekter, fisk, maneter, bakterier og til og med sopp.

selv om disse organismene kan være påfallende forskjellige fra hverandre – det er milliarder av år siden noen av dem sist delte en felles stamfar – den kjemiske reaksjonen som er ansvarlig for å produsere lys er bemerkelsesverdig lik i bioluminescerende organismer.

i hvert tilfelle dyr, sopp eller bakterier utnytter den reaktive natur oksygen, som ønsker å kombinere med andre elementer i en prosess som kalles oksidasjon. Oksygen binder seg til et kjemikalie som kalles en luciferin og gjennomgår en kjemisk reaksjon, hjulpet sammen av et enzym som kalles luciferase.

en orb-lignende kjertel i halene produserer spøkelsesaktig blått lys

høy-energi forbindelsen som dannes deretter bryter ned, frigjøre nok energi til å opphisse elektroner i atomer slik at de hopper lenger bort fra kjernen. Når de slapper av tilbake til hvor de var, blir en foton utvist og energi i form av synlig lys frigjøres.

selv om alle bioluminescerende skapninger bruker mye den samme reaksjonen, varierer den nøyaktige naturen og strukturen til luciferin og luciferase dramatisk på tvers av forskjellige arter.

når Det gjelder Waitomo Cave glowworms, har forskere bare så vidt begynt å studere hvordan larvene produserer lys. Den første slike studien ble publisert i 2015. Forskerne oppdaget en bemerkelsesverdig likhet med kanskje den mest berømte av alle bioluminescerende dyr: firefly.

Forskere hadde ingen grunn til å mistenke At Waitomo glowworm bioluminescence ville være noe som firefly-versjonen. For en ting, når du blander firefly luciferin med Waitomo glowworm luciferase, blir det ikke produsert noe lys.

det er en stor evolusjonær avstand mellom glødelamper og ildfluer

glødelampen bruker også en uvanlig del av kroppen til å lage lysorganer kalt malfighiske tubuli som utgjør en del av insektets ekskresjonssystem. Det er litt som mennesker som lager lys fra nyrene sine. Ingen andre bioluminescerende insekter er kjent for å gjøre dette.

for å undersøke nærmere, isolerte forskere ved University Of Otago I New Zealand gener fra glowworms’ malphigian tubules og så for å se hvilke som var uvanlig aktive sammenlignet med genaktivitet andre steder i insektens kropper.

Bemerkelsesverdig, tre av de mest aktive genene kodet for proteiner som lignet firefly luciferase. Dette er rart fordi, selv om de to artene er begge insekter, er det en stor evolusjonær avstand mellom glødorm og ildfluer. Den ene er en flue og den andre en bille. For å finne en felles forfader for de to organismene må du gå tilbake 330 millioner år.

det er nesten umulig at en felles stamfar overført bioluminescens gener til begge bugs, som de fleste andre insekter som utviklet seg fra samme stamfar ikke lyser i mørket. I stedet kan de to luciferasene ha utviklet seg uavhengig av et vanlig enzym arvet fra en forfedre for lenge siden.

” de to insektene er evolusjonært langt nok unna at vi forventet en unik kjemi fra glowworm, ” sier Kurt Krause, En av forskerne som studerte glowworm. “Det ser ut til at luciferin er helt forskjellig fra firefly, men enzymet luciferase har mange lignende egenskaper.”

Naturen har kommet opp med forskjellige måter å løse problemet med å lage lys

Det er en uvanlig oppdagelse, gitt at forskere vet at andre bioluminescerende organismer bruker alle slags forskjellige kjemikalier for å produsere en glød. Jernbanen ormen, som heller ikke er en orm, men larven av en bille, bruker to forskjellige luciferases å produsere to separate farger-rød og grønn som et trafikklys. Encellede plankton kalt dinoflagellates lage sin egen luciferin, som er kjemisk svært lik den grønne kjemiske klorofyll funnet i planter.

noen bioluminescerende dyr stjeler deres luciferin fra andre skapninger, og får effektivt andre til å gjøre sitt lys for dem.

Hawaiian bobtail blekksprut, for eksempel, utnytter den lysende natur vibrio fischeri bakterier. Bakteriene produserer ikke lys når de selv flyter i havet, men når de blir innlemmet i blekksprutens lysorgan, begynner de å skinne et svakt blått lys. Forholdet er gjensidig fordelaktig som i bytte for å produsere lys, får bakteriene en jevn strøm av næringsstoffer.

” hvis du ser på kjemien til luciferiner, selv om molekylært oksygen alltid utløser den glødende reaksjonen, er de faktiske kjemiske luciferinene som brukes i reaksjonen svært forskjellige, ” sier Krause. “Naturen har kommet opp på forskjellige måter å løse problemet med å lage lys.”

hvordan oppsto denne lysgenererende evnen i utgangspunktet? En teori er at luciferiner først utviklet seg som antioksidanter.

på Den tidlige Jorden, før planeten vår hadde en skikkelig atmosfære, ble livsformer bombardert MED UV-stråling fra Solen. Denne strålingen ville ha brutt vann fra hverandre og frigjort en skadelig reaktiv form for oksygen som skader celler. Livet reagerte ved å produsere antioksidanter-kjemikalier som er i stand til å tørke opp dette farlige oksygenet.

mellom 80 og 90% av artene som lever 700m eller mer under havnivå, kan produsere sitt eget lys

Etter Hvert endret jordens atmosfære seg. Oksygennivået steg, noe som medførte at mer var tilgjengelig for oppløsning i havene, og organismer kunne begynne å utforske dypere nivåer av havet og fortsatt få oksygen de trengte for å overleve. Men lite av de skadelige UV-lysfiltrene ned gjennom vannsøylen, så antioksidanter produsert av disse dype levende organismer var ute av jobb.

Evolusjonen reagerte som det alltid gjør: det improviserte, finne en ny rolle for antioksidanter.

fordi det var lite lys på dybden, trengte arter en måte å finne mat og mates på. Utnytte det faktum at antioksidanter allerede hadde utviklet seg til å samhandle med oksygen, evolusjon gradvis valgt for versjoner som genererer lys som en del av denne interaksjonen. Bioluminescens utviklet seg – og det viste seg en så nyttig innovasjon som, som det sies, det spredte seg som ild i tørt gress.

faktisk antas det at mellom 80 og 90% av artene som lever 700m (2,297 fot) eller mer under havnivå, kan produsere sitt eget lys.

selv på de mørkeste stedene har mange dyr øyne som strekker seg for å fange den svakeste glimmer, og det ser ut til at noen dyr har utviklet bioluminescens for å prøve å tiltrekke seg oppmerksomheten.

i noen tilfeller, å ha en kropp som lyser opp kan faktisk gjøre deg mindre sannsynlig å bli sett

den skremmende utseende breiflabb, for eksempel, har et spyd-lignende vedheng som det lyser opp som et fyrtårn. Fisk svømme i for en nærmere titt, og få revet i stykker av breiflabbens kjempestor kjever.

Ildfluer, derimot, bruker lys for å tiltrekke seg en kompis i stedet for et måltid. Hos noen arter avgir hannene et bestemt mønster som forteller hunnene at de er interessert i parring.

men skapninger av lys har ikke alltid tiltrekning på deres sinn. Noen genererer lys for å avlede oppmerksomheten-eller til og med for å unngå uønsket gransking helt. I noen tilfeller, å ha en kropp som lyser opp kan faktisk gjøre deg mindre sannsynlig å bli sett.

de glitrende lysene fra Den Nevnte Hawaiiske bobtail-blekkspruten gjør det mulig å kamuflere seg selv, da lyset etterligner det flekkete lyset som filtrerer ned vannsøylen fra overflaten. Predators, inkludert haier, ofte jakte nedenfra ved å lete etter silhuetter i vannet der et dyr blokkerer sollys filtrering gjennom. Ved hjelp av bioluminescens som en form for motbelysning kan folie disse angrepene, ved å gjøre dyret så lyst som det omkringliggende vannet.

Øksefisk bruker også denne tilnærmingen. De har lysemitterende organer som peker nedover fra magen. De er i stand til å finjustere mengden lys de gjør slik at det samsvarer med det som kommer fra himmelen, noe som gjør dem nesten usynlige for rovdyr under.

Rovdyr, inkludert haier, ofte jakte nedenfra ved å lete etter silhuetter i vannet

samt kamuflasje, dyr kan bruke blinkende lys for å skremme og forvirre sine fiender, kjøpe dem dyrebar tid til å flykte. Vampire blekksprut leve dypt ned i dypet av havet. Hvis angrepet de sprute en glow-in-the-dark slim på overfallsmannen.

Sprø stjerner, en nær slektning av sjøstjerner, har også en unik og slu måte å lure rovdyr på. De kan løsne en av sine luminescerende armer slik at rovdyret jager etter armen i stedet for hoveddelen av den sprø stjernen. Senere kan de re-vokse sin appendage.

Noen arter av sjøgurk – en annen sjøstjernes slektning – er enda frekkere og kan overføre sine glødende kroppsdeler til passerende fisk. Rovdyret jager deretter etter fisken mens sjøgurken gjør sin flukt.

Andre skapninger kan lure sine rovdyr. De bruker bioluminescens for å tiltrekke seg dyr som vil angripe og spise de jegerne.

Dinoflagellate plankton faller inn i denne kategorien. De produserer blendende skjermer av blått lys om natten. Lyset varsler dyr høyere opp i næringskjeden, som tiltrekkes av muligheten til å fange og spise et av dyrene som beiter på planktonet.

Skjøre stjerner kan løsne en av sine selvlysende armer slik at rovdyret jager etter armen i stedet for hoveddelen

så hvordan vet dyrene at lyset de lager vil tiltrekke seg den rette typen oppmerksomhet? Hvis lys både kan skremme eller tiltrekke seg, lokke eller distrahere, vil du sørge for at du har den rette effekten på byttedyr, kamerater eller rovdyr.

en teori er at organismer generelt er tiltrukket av en glød, men skremt eller avledet av korte og lyse blinker. For eksempel, når Den kvinnelige Waitomo glowworm fly kommer fra hennes kokong hun avgir en jevn glød. Hun er raskt omgitt av menn som ønsker å parre seg med henne.

den jevne gløden er også nyttig når det gjelder å lokke insekter til et måltid. Det er denne effekten som gjør at taket på hulene deres blinker som nattehimmelen-fengslende menneskelig oppmerksomhet helt Siden Chief Tinorau først opplevde skuespillet for 130 år siden.

Bli med over fem millioner BBC Earth-fans ved å like Oss På Facebook, eller følg Oss På Twitter og Instagram.

hvis du likte denne historien, registrer deg for den ukentlige bbc.com funksjoner nyhetsbrev kalt “Hvis Du Bare Leser 6 Ting Denne Uken”. ET håndplukket utvalg av historier fra BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel og Autos, levert til innboksen din hver fredag.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.

Back to Top