New Zealand's Waitomo Cave is illuminated by a strange light

w 1888 roku lokalny wódz plemienia Kawhia, niejaki tane Tinorau, postanowił poprowadzić partię wojenną i zaatakować inne plemię w regionie Waikoto na Wyspie Północnej Nowej Zelandii.

po udanym podboju drugiego klanu, myśliwy został wysłany, aby znaleźć jedzenie. Natknął się na wejście do sieci jaskiń. Wódz Tinorau jako pierwszy szczegółowo zbadał jaskinie, unosząc się na tratwie z lnianych łodyg kwiatowych z palącą się pochodnią, która wskazywała drogę.

jednak jego Pochodnia nie była jedynym światłem w jaskini. Nad jego głową dach jaskini migotał jak nocne niebo. Na skale były tysiące malutkich owadów, z których każdy migotał w ciemności. Piękny efekt zawdzięcza jaskinie swoją nazwę: jaskinie Waitomo Glowworm.

to tylko jedno środowisko, w którym można znaleźć stworzenia światła – jeden z wielu gatunków, które mogą emitować jasny blask, aby pomóc złapać ofiarę, uniknąć drapieżników, nawet znaleźć partnera. Te świecące stworzenia są jednym z najbardziej znanych zabytków świata przyrody, ale w niektórych przypadkach dopiero zaczynamy je rozumieć.

jaskinie Waitomo to wcale nie robaki. Są larwami komarów grzybowych: małych, delikatnych muchówek żywiących się grzybami. Zaraz po wykluciu się larw zaczynają wirować lepkie struny sieciowe ze stropu jaskini. Jedwabiste nici zainspirowały łacińską nazwę owadów: Arachnocampa luminosa, co bezpośrednio tłumaczy się jako”świecący pająk”.

bioluminescencja rozwinęła się oddzielnie co najmniej 50 razy

robaki świecące upuszczają globulki lepkiego śluzu wzdłuż włókien sieci, co sprawia, że wyglądają jak szklane naszyjniki z koralików zwisające jak żyłki wędkarskie z sufitu. Następnie zwisają z jedwabistych nici i siedzą i czekają. Gruczoł podobny do kuli w ich ogonach wytwarza upiorne niebieskie światło: światło dosłownie świeci z ich tylnych stron.

inne owady, które żyją w ciemnej jak smoła jaskini, nie widzą lepkiej pułapki żarłacza – ale widzą niebieskie światło. Przyciągane jak ćmy do płomienia, latają w górę-tylko po to, by zostać usidlonymi. Wszystko, co pozostaje głodnemu komarowi do zrobienia, to wciągnąć się w linię I pożreć żywcem swoją zdobycz.

glowworms są biegli w życiu w ciemności. Oprócz jaskiń Waitomo można je również znaleźć ukrywając się w ciemnych, wilgotnych zadaszeniach leśnych. Używają reakcji chemicznej w swoich ciałach do tworzenia światła: proces znany jako bioluminescencja.

nie są oni sami w generowaniu światła w ten sposób. Bioluminescencja ewoluowała oddzielnie co najmniej 50 razy. Umiejętność jest rozproszona po drzewie życia, pojawiając się u owadów, ryb, meduz, bakterii, a nawet grzybów.

chociaż organizmy te mogą być uderzająco różne od siebie-minęło miliardy lat, odkąd niektórzy z nich ostatnio mieli wspólnego przodka – reakcja chemiczna odpowiedzialna za wytwarzanie światła jest niezwykle podobna w organizmach bioluminescencyjnych.

w każdym przypadku zwierzę, grzyby lub bakterie wykorzystują reaktywną naturę tlenu, który chce połączyć się z innymi pierwiastkami w procesie znanym jako utlenianie. Tlen wiąże się z substancją chemiczną zwaną lucyferyną i ulega reakcji chemicznej, wspomaganej przez enzym zwany lucyferazą.

gruczoł podobny do kuli w ich ogonach wytwarza upiorne niebieskie światło

wysokoenergetyczny związek, który powstaje, rozkłada się, uwalniając wystarczającą ilość energii, aby wzbudzić elektrony w atomach, tak że skaczą dalej od jądra. Kiedy odpoczywają tam, gdzie byli, foton jest wydalany i uwalniana jest energia w postaci światła widzialnego.

chociaż wszystkie stworzenia bioluminescencyjne używają tej samej reakcji, dokładna natura i struktura lucyferyny i lucyferazy różnią się diametralnie w różnych gatunkach.

w przypadku jaskiniowców Waitomo naukowcy dopiero zaczęli badać, w jaki sposób larwy wytwarzają światło. Pierwsze takie badanie zostało opublikowane w 2015 roku. Naukowcy odkryli niezwykłe podobieństwo do prawdopodobnie najbardziej znanego ze wszystkich zwierząt bioluminescencyjnych: świetlika.

naukowcy nie mieli powodu podejrzewać, że bioluminescencja Waitomo glowworm będzie podobna do wersji firefly. Po pierwsze, kiedy mieszasz lucyferynę świetlika z Lucyferazą Waitomo glowworm, nie powstaje światło.

istnieje ogromna ewolucyjna odległość między glistami i świetlikami

glowworm wykorzystuje również niezwykłą część swojego ciała do tworzenia narządów świetlnych zwanych kanalikami malphighian, które stanowią część systemu wydalniczego owada. To trochę jak ludzie wytwarzający światło z nerek. Nie są znane żadne inne owady bioluminescencyjne.

w celu dalszego zbadania, naukowcy z Uniwersytetu Otago w Nowej Zelandii wyizolowali geny z kanalików malfigijnych żarłaczy i sprawdzili, które z nich były niezwykle aktywne w porównaniu z aktywnością genów w innych częściach ciała owadów.

co ciekawe, trzy najbardziej aktywne geny kodowały białka, które były podobne do lucyferazy firefly. Jest to dziwne, ponieważ chociaż oba gatunki są owadami, istnieje ogromna odległość ewolucyjna między glistami a świetlikami. Jeden to mucha, a drugi chrząszcz. Aby znaleźć wspólnego przodka tych dwóch organizmów, trzeba by cofnąć się o 330 milionów lat.

jest prawie niemożliwe, aby wspólny przodek przekazał geny bioluminescencyjne obu owadom, ponieważ większość innych owadów, które wyewoluowały z tego samego przodka, nie świeci w ciemności. Zamiast tego, dwie lucyferazy mogły wyewoluować niezależnie od wspólnego enzymu odziedziczonego od przodka dawno temu.

“oba owady są ewolucyjnie na tyle daleko, że spodziewaliśmy się wyjątkowej chemii od glistnika”, mówi Kurt Krause, jeden z naukowców, którzy badali glistnika. “Wygląda na to, że lucyferyna jest zupełnie inna niż lucyferaza firefly, ale enzym lucyferaza ma wiele podobnych cech.”

Natura wymyśliła różne sposoby rozwiązania problemu wytwarzania światła

jest to niezwykłe odkrycie, biorąc pod uwagę, że naukowcy wiedzą, że inne organizmy bioluminescencyjne używają różnych chemikaliów do wytwarzania blasku. Robak kolejowy, który również nie jest robakiem, ale larwą chrząszcza, używa dwóch różnych lucyferaz do produkcji dwóch oddzielnych kolorów-czerwonego I Zielonego jak światło drogowe. Jednokomórkowy plankton zwany dinoflagellates tworzy własną lucyferynę, która jest chemicznie bardzo podobna do zielonego chlorofilu chemicznego występującego w roślinach.

niektóre zwierzęta bioluminescencyjne kradną lucyferynę innym stworzeniom, skutecznie nakłaniając innych do zrobienia dla nich światła.

na przykład hawajska kałamarnica bobtail wykorzystuje świetlistą naturę bakterii Vibrio fischeri. Bakterie nie wytwarzają światła, gdy same pływają w oceanie, ale po włączeniu do narządu świetlnego kałamarnicy zaczynają świecić słabym niebieskim światłem. Związek ten jest wzajemnie korzystny, ponieważ w zamian za produkcję światła bakterie otrzymują stały strumień składników odżywczych.

“jeśli spojrzymy na chemię lucyferin, chociaż tlen molekularny zawsze wywołuje reakcję świecenia, rzeczywiste chemiczne lucyferiny użyte w reakcji są bardzo różne”, mówi Krause. “Natura wymyśliła różne sposoby rozwiązania problemu wytwarzania światła.”

jak właściwie powstała ta zdolność generowania światła? Jedna z teorii mówi, że lucyferyny najpierw ewoluowały jako przeciwutleniacze.

na wczesnej Ziemi, zanim nasza planeta miała odpowiednią atmosferę, formy życia były bombardowane promieniowaniem UV ze słońca. To promieniowanie rozbiłoby wodę i uwolniło szkodliwą reaktywną formę tlenu, która uszkadza komórki. Życie zareagowało, produkując przeciwutleniacze-chemikalia, które są w stanie zmyć ten niebezpieczny tlen.

od 80 do 90% gatunków żyjących 700m lub więcej poniżej poziomu morza może wytwarzać własne światło

stopniowo Atmosfera Ziemi ulegała zmianie. Poziom tlenu wzrósł, co oznaczało, że więcej było dostępnych do rozpuszczenia w oceanach, a organizmy mogły rozpocząć eksplorację głębszych poziomów oceanu i nadal uzyskać tlen potrzebny do przetrwania. Ale niewiele szkodliwego światła UV filtruje się przez słup wody, więc przeciwutleniacze wytwarzane przez te głęboko żyjące organizmy nie działały.

Ewolucja jak zawsze: improwizował, znajdując nową rolę dla przeciwutleniaczy.

ponieważ na głębokości było mało światła, gatunki potrzebowały sposobu na znalezienie pożywienia i partnerów. Wykorzystując fakt, że przeciwutleniacze już wyewoluowały do interakcji z tlenem, ewolucja stopniowo wybierała wersje, które generują światło jako część tej interakcji. Bioluminescencja ewoluowała-i okazała się tak użyteczną innowacją, że, jak to się mówi, rozprzestrzeniła się jak pożar.

w rzeczywistości uważa się, że od 80 do 90% gatunków żyjących 700 m (2297 stóp) lub więcej poniżej poziomu morza może wytwarzać własne światło.

nawet w najciemniejszych miejscach wiele zwierząt ma oczy, które naprężają się, aby złapać najmniejszy błysk, i wydaje się, że niektóre zwierzęta wyewoluowały bioluminescencję, aby spróbować przyciągnąć ich uwagę.

w niektórych przypadkach posiadanie ciała, które się świeci, może sprawić, że będziesz mniej widoczny

przerażająco wyglądająca Żabnica, na przykład, ma wyrostek podobny do włóczni, który świeci jak Latarnia morska. Ryby pływają, aby przyjrzeć się bliżej i zostają rozerwane przez potworne szczęki żabnicy.

świetliki, z drugiej strony, używają światła, aby przyciągnąć partnera, a nie posiłek. U niektórych gatunków samce wydzielają specyficzny wzór, który mówi samicom, że są zainteresowane kryciem.

ale istoty światła nie zawsze mają w głowie pociąg. Niektóre generują światło, aby odwrócić uwagę-a nawet całkowicie uniknąć niechcianej kontroli. W niektórych przypadkach posiadanie ciała, które się świeci, może sprawić, że będziesz mniej prawdopodobny.

błyszczące światła wspomnianej hawajskiej kałamarnicy bobtail pozwalają jej się kamuflować, ponieważ światło naśladuje światło zdrapanego światła filtrującego słup wody z powierzchni. Drapieżniki, w tym rekiny, często polują od dołu, szukając sylwetek w wodzie, gdzie zwierzę blokuje przenikanie światła słonecznego. Użycie bioluminescencji jako formy przeciwświetlenia może udaremnić te ataki, czyniąc zwierzę tak jasnym jak otaczająca woda.

Topór też stosuje takie podejście. Mają emitujące światło organy, które kierują się w dół od ich brzuchów. Są w stanie dostroić ilość światła, które wytwarzają, tak aby pasowało do światła pochodzącego z nieba, czyniąc je prawie niewidocznymi dla drapieżników poniżej.

drapieżniki, w tym rekiny, często polują od dołu, szukając sylwetek w wodzie

oprócz kamuflażu, zwierzęta mogą używać migających świateł, aby przestraszyć i zmylić wrogów, kupując im cenny czas na ucieczkę. Wampirza kałamarnica żyje głęboko w głębinach oceanu. W razie ataku wylewają świecący w ciemności śluz na napastnika.

kruche Gwiazdy, bliski krewny rozgwiazdy, również mają unikalny i przebiegły sposób oszukiwania drapieżników. Mogą odłączyć jedno z ich luminescencyjnych ramion tak, że drapieżnik goni za ramieniem zamiast głównego ciała kruchej Gwiazdy. Później mogą ponownie wyhodować swój wyrostek.

niektóre gatunki ogórka morskiego-inny krewny rozgwiazdy-są jeszcze bardziej policzkowe i mogą przekazywać swoje świecące części ciała przechodzącym rybom. Następnie drapieżnik ściga rybę, podczas gdy morski ogórek ucieka.

inne stworzenia mogą przechytrzyć swoje drapieżniki. Używają bioluminescencji, aby przyciągnąć zwierzęta, które zaatakują i zjedzą tych myśliwych.

Plankton Dinoflagellate należy do tej kategorii. Wytwarzają olśniewające pokazy niebieskiego światła w nocy. Światło ostrzega zwierzęta znajdujące się wyżej w łańcuchu pokarmowym, które przyciąga perspektywa złapania i zjedzenia jednego ze zwierząt pasących się na planktonie.

kruche gwiazdy mogą odłączyć jedno ze swoich luminescencyjnych ramion tak, że drapieżnik goni za ramieniem zamiast głównym ciałem

więc skąd zwierzęta wiedzą, że światło, które wytwarzają, przyciągnie odpowiednią uwagę? Jeśli światło może zarówno przestraszyć, przyciągnąć, zwabić lub odwrócić uwagę, chcesz mieć pewność, że masz odpowiedni wpływ na zdobycz, partnerów lub drapieżników.

jedna z teorii głosi, że organizmy są na ogół przyciągane przez blask, ale przerażone lub odwracane przez krótkie i jasne błyski. Na przykład, kiedy samica Waitomo glowworm Fly wyłania się ze swojego kokonu, emituje stały blask. Szybko zostaje otoczona przez samce, które chcą się z nią kojarzyć.

stały blask jest również przydatny, jeśli chodzi o wabienie owadów na posiłek. To właśnie ten efekt sprawia, że dach ich jaskiń migocze jak nocne niebo – przyciągając ludzką uwagę od czasu, gdy Komendant Tinorau po raz pierwszy był świadkiem tego widowiska 130 lat temu.Facebook, Instagram i Twitter, Dołącz do ponad pięciu milionów fanów BBC Earth, Polub nas na Facebooku lub Śledź nas na Twitterze i Instagramie.

Jeśli podoba Ci się ta historia, zapisz się do Tygodnika bbc.com funkcje newsletter o nazwie “Jeśli tylko czytać 6 rzeczy w tym tygodniu”. Starannie dobrany wybór opowiadań z BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel i Autos, dostarczanych do skrzynki odbiorczej w każdy piątek.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Back to Top