Вообще, в мире у живых организмов есть в основном два способа светиться:
🧪 создавать свечение химическими реакциями - это биолюминесценция
☀ отражать свет солнца/уф-лампы за счёт специальных молекул - это фотолюминесценция.
✨ Общий механизм люминесценции
Если не вдаваться в подробности, общий принцип свечения в обоих случаях заключается в следующем:
Молекулам, которым предстоит светиться, сообщается энергия, это может быть либо энергия солнечного света, либо энергия окисления органических веществ.
В результате этой энергии электроны в атомах молекул, грубо говоря, набираются сил и “прыгают” на энергетический уровень повыше.
Чтобы вернуться на прежний уровень им необходимо выпустить энергию, которая перенесла их наверх. При этом переходе испускается фотон света.
❤ Механизм свечения
Светляки наши умеют светиться именно за счёт химической реакции, приводящей к окислению молекулы, т.е. за счёт биолюминесценции.
Они создают магическую смесь у себя в задничке, а точнее в специальном органе на конце тела
⚗ Смесь
Чтобы сработала биолюминесценция, живым организмам обычно нужен следующий набор ингредиентов:
✨Люциферин - то, что будет светиться, так сказать, субстрат для окисления.
✨Кислород - то, что будет окислять наш люциферин.
✨Люцифераза - белочек, который поможет люциферину окислиться кислородом в сотни тысяч раз быстрее, чем он окислялся бы без помощника.
Разные животные иногда немного меняют этот рецепт. Например, наши светляки добавляют в смесь для свечения ещё ионы Мg2+ и АТФ - молекулы, которые несут в себе энергию для разных процессов жизнедеятельности.
📍Немного о эволюции
Исследования показали, что две основные ветки светляков разделились около 100 млн лет назад. Видимо уже тогда их общий предок обладал способностью светиться.
Люциферины, т.е. субстраты для свечения у всех светляков примерно одинаковые, а вот люциферазы немного отличаются.
Из-за различия люцифераз, а также строения белков, окружающих люциферины, у разных светляков немного отличаются цвета свечения.
Вы можете увидеть спектр от рыжеватого до жёлтого и от жёлтого до зелёного 😍
Светляки настолько хорошо приспособились к свечению, что поместили рядом с люциферин-люциферазным комплексом кристаллы мочевый кислоты. Эти кристаллы действуют как дополнительные линзы-отражатели, усиливая свечение светляков.
Есть данные, свидетельствующие, что эволюционно люциферазы произошли от белков, которые синтезировали в организме светлячков жирные ацил-КоА в жировом теле. Вот такое вот изменение профессии))
🤔 Коэффициент полезного действия
КПД свечения у наших сегодняшних героев настолько высок, что электрики горько плачут в сторонке. 😭
98% затраченной энергии идёт в свет!
Для сравнения: у лампы накаливания — не более 5% энергии переходит в свечение, и даже у современных светодиодов — только 40–50% )
В общем, природа прекрасная и удивительна 🥰
Источники:
Подробно про эволюцию люцифераз и спектров свечения у светляков https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abc5705
Книга про светляков
https://books.google.co.id/books?hl=ru&lr=&id=1HELDgAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=poisonousness+of+firefly+beetle+larvae+&ots=EqSOB9HZFT&sig=dxtLMHCR_eyqcfZdRdRm4ki8NvA&redir_esc=y#v=onepage&q=poisonousness%20of%20firefly%20beetle%20larvae&f=false
Тоже очень здорово про светлячков и их свечение простым языком) https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433956/Svetlyachki
Эволюция люцифераз светляков
https://link.springer.com/article/10.1007/s00018-009-0170-8
Параллельное развитие биолюминесценции у жуков
https://elifesciences.org/articles/36495
Физика люминесценции
http://www.inorg.chem.msu.ru/lcc/new/pages/files/lum_metod.pdf
Просто и интересно о Светляках от Элементов
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433956/Svetlyachki
P.S. Буду рада вашим вопросам и подпискам! Также читайте меня в телеграмме)