Nieuw-Zeeland's Waitomo grot wordt verlicht door een vreemd licht

in 1888 besloot de lokale Maori leider van de Kawhia stam, een man genaamd Tane Tinorau, een oorlogspartij te leiden en een andere stam aan te vallen in de regio Waikoto op het Noordereiland van Nieuw-Zeeland.

na het succesvol veroveren van de andere clan werd een jager gestuurd om voedsel te vinden. Hij struikelde over de ingang van een netwerk van grotten. Chief Tinorau was de eerste om de grotten in detail te verkennen, drijvend op een vlot gemaakt van vlas bloemstengels met slechts een brandende fakkel om de weg te leiden.

zijn toorts was echter niet het enige licht in de grot. Boven zijn hoofd, het dak van de grot twinkelde als de nachtelijke hemel. Er zaten duizenden kleine insecten aan de rots, elk flikkerend in de duisternis. Het prachtige effect heeft de grotten hun naam verdiend: de Waitomo Glowworm grotten.

ze zijn slechts één omgeving waarin je Lichtwezens kunt vinden-een van de vele soorten die een felle gloed kunnen afgeven om prooi te vangen, roofdieren te vermijden, zelfs om een partner te vinden. Deze gloeiende wezens zijn een van de meest bekende bezienswaardigheden van de natuurlijke wereld, maar in sommige gevallen beginnen we ze nog maar net te begrijpen.

de Waitomo Grot gloeiwormen zijn helemaal geen wormen. Het zijn de larven van schimmelmuggen: kleine, delicate vliegen die zich voeden met schimmels. Zodra de larven uitkomen beginnen ze plakkerige webstrings uit het plafond van de grot te spinnen. De zijdezachte draden hebben de Latijnse naam van de insecten geïnspireerd: Arachnocampa luminosa, wat direct vertaald wordt als”gloeiende spinnenworm”.

bioluminescentie heeft zich ten minste 50 keer afzonderlijk ontwikkeld

de gloeiwormen laten bolletjes kleverig slijm langs de webvezels vallen, waardoor ze eruit zien als kettingen van glazen kralen die als vislijnen aan het plafond hangen. Ze hangen dan aan de zijdezachte draden en zitten en wachten. Een bolvormige klier in hun staart produceert het spookachtige blauwe licht: licht schijnt letterlijk uit hun achterkanten.

de andere insecten die in het pikzwart van de grot leven, kunnen de kleverige val van de gloeiworm niet zien, maar wel het blauwe licht. Aangetrokken als motten naar een vlam, vliegen ze omhoog-alleen om verstrikt te raken. Het enige wat de hongerige mug dan nog kan doen is in de rij rollen en zijn prooi levend verslinden.

de gloeiwormen zijn bedreven in het leven in het donker. Naast de Grotten van Waitomo zijn ze ook te vinden in donkere, vochtige bladerdaken in het bos. Ze gebruiken een chemische reactie in hun lichaam om licht te creëren: een proces dat bekend staat als bioluminescentie.

zij zijn verre van alleen in het genereren van licht op deze manier. Bioluminescentie is minstens 50 keer afzonderlijk geëvolueerd. De vaardigheid is verspreid over de boom van het leven, verschijnen in insecten, vissen, kwallen, bacteriën en zelfs schimmels.

hoewel deze organismen opvallend van elkaar kunnen verschillen – het is miljarden jaren geleden dat sommigen van hen voor het laatst een gemeenschappelijke voorouder deelden – is de chemische reactie die verantwoordelijk is voor het produceren van licht opmerkelijk vergelijkbaar in bioluminescente organismen.

in elk geval maakt het dier, de schimmels of de bacteriën gebruik van het reactieve karakter van zuurstof, dat wil combineren met andere elementen in een proces dat oxidatie wordt genoemd. Zuurstof bindt aan een chemische stof genaamd luciferine en ondergaat een chemische reactie, geholpen door een enzym genaamd luciferase.

een orb-achtige klier in hun staarten produceert het spookachtig blauwe licht

de hoog-energetische verbinding die wordt gevormd breekt dan af, waardoor voldoende energie vrijkomt om elektronen in atomen op te wekken zodat ze verder van de kern springen. Wanneer ze ontspannen terug naar waar ze waren, wordt een foton uitgestoten en energie in de vorm van zichtbaar licht wordt vrijgegeven.

hoewel alle bioluminescente wezens vrijwel dezelfde reactie gebruiken, verschillen de exacte aard en structuur van luciferine en luciferase sterk van soort tot soort.

in het geval van de Waitomo-grot zijn de onderzoekers nog maar net begonnen met het bestuderen van de manier waarop de larven licht produceren. De eerste studie werd gepubliceerd in 2015. De wetenschappers ontdekten een opmerkelijke gelijkenis met misschien wel de beroemdste van alle bioluminescente dieren: de vuurvlieg.

onderzoekers hadden geen reden om te vermoeden dat Waitomo glowworm bioluminescentie zou lijken op de firefly-versie. Ten eerste, wanneer je firefly luciferin mengt met Waitomo glowworm luciferase wordt er geen licht geproduceerd.

er is een enorme evolutionaire afstand tussen gloeiwormen en vuurvliegjes

de gloeiworm maakt ook gebruik van een ongewoon deel van zijn lichaam om lichtorganen te maken, malphighiaanse buisjes, die deel uitmaken van het excretiesysteem van het insect. Het is een beetje alsof mensen licht maken van hun nieren. Er zijn geen andere bioluminescente insecten bekend die dit doen.

om verder onderzoek te verrichten, isoleerden wetenschappers aan de Universiteit van Otago in Nieuw-Zeeland genen uit de malfigiaanse buisjes van de gloeiworms en keken ze welke ongewoon actief waren in vergelijking met de genactiviteit elders in het lichaam van de insecten.

opmerkelijk genoeg waren drie van de meest actieve genen gecodeerd voor eiwitten die vergelijkbaar waren met firefly luciferase. Dit is vreemd omdat, hoewel de twee soorten beide insecten zijn, er een enorme evolutionaire afstand is tussen gloeiwormen en vuurvliegjes. De ene is een vlieg en de andere een kever. Om een gemeenschappelijke voorouder te vinden voor de twee organismen zou je 330 miljoen jaar terug moeten gaan.

het is bijna onmogelijk dat een gemeenschappelijke voorouder de bioluminescentiegenen aan beide insecten heeft doorgegeven, omdat de meerderheid van de andere insecten die uit dezelfde voorouder zijn geëvolueerd, niet oplichten in het donker. In plaats daarvan, kunnen de twee luciferases onafhankelijk van een gemeenschappelijk enzym geëvolueerd zijn dat van een voorouder lang geleden wordt geërfd.

“de twee insecten zijn evolutionair ver genoeg weg dat we een unieke chemie van de gloeiworm verwachtten,” zegt Kurt Krause, een van de wetenschappers die de gloeworm bestudeerde. “Het lijkt erop dat de luciferine compleet anders is dan die van de firefly, maar het enzym luciferase heeft veel soortgelijke kenmerken.”

de natuur heeft verschillende manieren bedacht om het probleem van het maken van licht

op te lossen.het is een ongewone ontdekking, gezien het feit dat onderzoekers weten dat andere bioluminescente organismen allerlei verschillende chemische stoffen gebruiken om een gloed te produceren. De spoorworm, die ook geen worm is maar de larve van een kever, maakt gebruik van twee verschillende luciferasen om twee verschillende kleuren te produceren – rood en groen als een stoplicht. Eencellig plankton genaamd dinoflagellaten maken hun eigen luciferine, die chemisch zeer vergelijkbaar is met de groene chemische chlorofyl gevonden in planten.

sommige bioluminescente dieren stelen hun luciferine van andere wezens, waardoor anderen effectief hun licht voor hen maken.

de Hawaiiaanse pijlinktvis maakt bijvoorbeeld gebruik van het lichtgevende karakter van de Vibrio fischeri-bacterie. De bacteriën produceren geen licht als ze op zichzelf in de oceaan drijven, maar wanneer ze in het lichtorgaan van de inktvis worden opgenomen, beginnen ze een zwak blauw licht te schijnen. De relatie is wederzijds voordelig als in ruil voor het produceren van licht de bacteriën krijgen een gestage stroom van voedingsstoffen.

“als je kijkt naar de chemie van luciferinen, hoewel moleculaire zuurstof altijd de gloeiende reactie activeert, zijn de chemische luciferinen die in de reactie worden gebruikt heel anders”, zegt Krause. “De natuur heeft verschillende manieren bedacht om het probleem van het maken van licht op te lossen.”

Hoe is dit vermogen om licht te genereren in de eerste plaats ontstaan? Een theorie is dat luciferins eerst geëvolueerd als antioxidanten.

op de vroege Aarde, voordat onze planeet een goede atmosfeer had, werden levensvormen gebombardeerd met UV-straling van de zon. Deze straling zou water uit elkaar hebben gebroken en een schadelijke reactieve vorm van zuurstof hebben vrijgegeven die cellen beschadigt. Het leven reageerde door antioxidanten te produceren-chemicaliën die in staat zijn om deze gevaarlijke zuurstof op te dweilen.

tussen 80 en 90% van de soorten die 700 m of meer onder zeeniveau leven, kan hun eigen licht produceren

geleidelijk veranderde de atmosfeer van de aarde. Het zuurstofniveau steeg, wat betekende dat er meer beschikbaar was om op te lossen in de oceanen en organismen konden beginnen met het verkennen van diepere niveaus van de oceaan en nog steeds de zuurstof krijgen die ze nodig hadden om te overleven. Maar weinig van de schadelijke UV-lichtfilters door de waterkolom, dus de antioxidanten geproduceerd door deze diep levende organismen waren werkloos.

Evolution reageerde zoals altijd: het improviseerde, het vinden van een nieuwe rol voor de antioxidanten.

omdat er weinig licht op de diepte was, hadden soorten een manier nodig om voedsel en partners te vinden. Door gebruik te maken van het feit dat de antioxidanten al waren geëvolueerd om te interageren met zuurstof, koos de evolutie geleidelijk voor versies die licht genereren als onderdeel van die interactie. Bioluminescentie evolueerde-en het bleek zo ‘ n nuttige innovatie dat, zoals het gezegde gaat, het verspreidde als een wildvuur.In feite wordt aangenomen dat 80 tot 90% van de soorten die 700 meter of meer onder de zeespiegel leven, hun eigen licht kunnen produceren.

zelfs op de donkerste plaatsen hebben veel dieren ogen die zich inspannen om de minste glimp op te vangen, en het lijkt erop dat sommige dieren bioluminescentie hebben ontwikkeld om te proberen hun aandacht te trekken.

in sommige gevallen kan het hebben van een lichaam dat oplicht, ervoor zorgen dat u minder vaak wordt gezien

de angstaanjagende zeeduivel heeft bijvoorbeeld een speerachtig aanhangsel dat oplicht als een vuurtoren. Vissen zwemmen in voor een kijkje, en worden verscheurd door de monsterlijke kaken van de zeeduivel.

vuurvliegjes daarentegen gebruiken licht om een partner aan te trekken in plaats van een maaltijd. Bij sommige soorten zenden de mannetjes een specifiek patroon uit dat de vrouwtjes vertelt dat ze geïnteresseerd zijn in paren.

maar wezens van licht hebben niet altijd aantrekkingskracht op hun geest. Sommigen genereren licht om de aandacht af te leiden – of zelfs om ongewenste controle volledig te vermijden. In sommige gevallen, het hebben van een lichaam dat oplicht kan eigenlijk maken u minder kans om te worden gezien.

de sprankelende lichten van de eerder genoemde Hawaiiaanse pijlinktvis maken het mogelijk om zichzelf te camoufleren, omdat het licht dat van het vlezige licht nabootst dat vanaf het oppervlak van de waterkolom naar beneden filtert. Roofdieren, waaronder haaien, jagen vaak van onderaf door te zoeken naar silhouetten in het water waar een dier het zonlicht blokkeert. Het gebruik van bioluminescentie als een vorm van tegenverlichting kan deze aanvallen verijdelen, door het dier zo helder te maken als het omringende water.

Hatchetfish gebruiken deze aanpak ook. Ze hebben lichtgevende organen die naar beneden wijzen vanuit hun buiken. Ze zijn in staat om de hoeveelheid licht die ze maken te verfijnen, zodat het overeenkomt met de hoeveelheid licht die uit de lucht komt, waardoor ze bijna onzichtbaar zijn voor roofdieren beneden.

roofdieren, waaronder haaien, jagen vaak van onderaf door silhouetten in het water te zoeken

evenals camouflage, kunnen dieren flitsende lichten gebruiken om hun vijanden te laten schrikken en verwarren, waardoor ze kostbare tijd krijgen om te ontsnappen. Vampierinktvis leeft diep in de diepten van de oceaan. Als ze aangevallen worden spuiten ze een glow-in-the-dark slijm op hun aanvaller.

brosse sterren, nauw verwant aan zeesterren, hebben ook een unieke en sluwe manier om roofdieren te misleiden. Ze kunnen een van hun lichtgevende armen losmaken zodat het roofdier achter de arm aan jaagt in plaats van het hoofdlichaam van de brosse ster. Later kunnen ze hun aanhangsel opnieuw laten groeien.

sommige soorten zeekomkommers-een andere zeester verwant-zijn nog brutaler en kunnen hun gloeiende lichaamsdelen doorgeven aan passerende vissen. Het roofdier jaagt dan achter de vis aan terwijl de zeekomkommer ontsnapt.

andere dieren kunnen hun roofdieren te slim af zijn. Ze gebruiken bioluminescentie om dieren aan te trekken die die jagers aanvallen en opeten.

Dinoflagellaat plankton valt in deze categorie. Ze produceren schitterende displays van blauw licht ‘ s nachts. Het licht waarschuwt dieren hoger in de voedselketen, die worden aangetrokken door het vooruitzicht van het vangen en eten van een van de dieren die grazen op het plankton.

broze sterren kunnen een van hun lichtgevende armen losmaken zodat het roofdier achter de arm jaagt in plaats van het hoofdlichaam

dus hoe weten dieren dat het licht dat ze maken de juiste vorm van aandacht zal trekken? Als licht zowel kan schrikken of aantrekken, verleiden of afleiden, wilt u ervoor zorgen dat u het juiste effect op prooien, partners of roofdieren.

een theorie is dat organismen over het algemeen worden aangetrokken door een gloed, maar worden afgeschrikt of afgeleid door korte en heldere flitsen. Bijvoorbeeld, wanneer de vrouwelijke Waitomo gloeiwormvlieg uit haar cocon komt straalt ze een gestage gloed uit. Ze wordt snel omringd door mannetjes die met haar willen paren.

de constante gloed is ook nuttig als het gaat om het lokken van insecten voor een maaltijd. Het is dit effect dat het dak van hun grotten doet fonkelen als de nachtelijke hemel-boeiende menselijke aandacht sinds Chief Tinorau voor het eerst getuige was van het spektakel 130 jaar geleden.Instagram en Twitter: Volg ons op Facebook en volg ons op Twitter en Instagram.

als u dit verhaal leuk vond, meld u dan aan voor de weekly bbc.com features nieuwsbrief genaamd “als je slechts 6 dingen te lezen deze Week”. Een zorgvuldig uitgekozen selectie van verhalen van BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel en Autos, elke vrijdag in je inbox.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

Back to Top