Profesjonalista
Kraj
Bioluminescencja

Bioluminescencja

Największy pokaz świateł z nich wszystkich

Od świecących jaskiń po szaleńcze migotanie latających lampek nocnych: bioluminescencja jest zjawiskiem czczonym przez wielu, ale rozumianym przez niewielu. Nasi eksperci wyjaśniają, co kryje się za tym oszałamiającym pokazem światła w przyrodzie. I stawiają pytanie: czy można wykorzystać żywe źródła światła do produkcji lamp?

 Bioluminescencyjna meduza.

Falmouth, Jamajka. Początkowo czarne wody tej znanej na całym świecie laguny pozostają nieruchome. Ale potem, przy najmniejszym poruszeniu, woda ożywa i pod spodem świeci się niebiesko-zielonym światłem. Legenda głosi, że kąpiel w tych "Lśniących Wodach" jest jak prysznic w fontannie młodości. Mówi się, że kobiety, które poddają się temu eterycznemu doświadczeniu, stają się piękniejsze i wyglądają młodziej.

Wiemy już, że blask pochodzi od wysokiego stężenia bioluminescencyjnych dinoflagelatów - jednokomórkowych organizmów, które emitują światło. Nie jest jednak wielkim zaskoczeniem, że na przestrzeni wieków z takimi pozaziemskimi przejawami naturalnego piękna wiązały się mity i legendy.

"Emisja światła przez ogień, błyskawice, gwiazdy czy żywe istoty przyciąga uwagę każdego człowieka. W przypadku bioluminescencji światło ma dziwny blask, coś magicznego i tajemniczego" - mówi Cassius Stevani, profesor nadzwyczajny w Instytucie Chemii Uniwersytetu w São Paulo i ekspert w dziedzinie bioluminescencji.

Wszystko, co jasne i piękne

Bioluminescencja to emisja zimnego światła widzialnego przez żywą istotę. Prawdopodobnie dwoma najbardziej znanymi laikom przypadkami tego zjawiska są ogniki i świecące robaki. Co ciekawe jednak, jak zauważa profesor Stevani, nie są to ani muchy, ani robaki: "Ogniki to w rzeczywistości chrząszcze, a robaki świecące mogą być albo stadium larwalnym much i chrząszczy, albo niektórymi dorosłymi chrząszczami". To już wiemy.

Bioluminescencja jest szeroko rozpowszechniona wśród organizmów na Ziemi, ale najczęściej występuje w naszych oceanach. "Istnieją bioluminescencyjne bakterie, dinoflagellaty, grzyby i zwierzęta, takie jak owady, robaki, meduzy, skorupiaki, mięczaki i ryby, ale co ciekawe, nie ma bioluminescencyjnych roślin" - wyjaśnia profesor Stevani. Jeśli chodzi o mieszkańców oceanu, emisja światła mogła dać tym głębinowym zwierzętom przewagę ewolucyjną w miejscu pozbawionym dodatkowego źródła światła.

Bioluminescencyjna grzybówka
Bioluminescencyjna grzybówka
Ognisty motyl na trawie
Ognisty motyl na trawie

Seks i zbrodnia: zastosowanie światła naturalnego

Profesor przyznaje, że jego głównym przedmiotem zainteresowania badawczego są grzyby bioluminescencyjne, jednak nie tylko świecące grzyby go ekscytują: "Każdy organizm ma swoją specyfikę i specyficzną chemię zaangażowaną w produkcję światła. Jako naukowiec chciałbym wiedzieć, jak i dlaczego ten proces przebiega."

Ogólnie rzecz biorąc, to jak jest jasne. Bioluminescencja powstaje w wyniku reakcji chemicznej substratu, zwanego ogólnie lucyferyną, i enzymu, lucyferazy. "Jest to rodzaj reakcji utleniania, jak ogień. Jednak ogień jest niekontrolowanym, chaotycznym procesem, który uwalnia energię w postaci ciepła. Bioluminescencja jest znacznie bardziej zorganizowanym procesem, którego energia uwalniana jest w postaci fotonów, które dają światło" - mówi profesor Stevani.

Jeśli chodzi o to, dlaczego tak się dzieje, to zależy to od organizmu - jak opisuje dalej profesor Stevani: "Ogniki używają bioluminescencji do komunikacji, drapieżnictwa i zalotów płciowych. Ryby używają jej do drapieżnictwa, komunikacji i jako przeciwświetlenia. Jest prawdopodobne, że grzyby emitują światło w celu przyciągania czynników rozpraszających zarodniki."

Lampy natury

Zielona papryka
Mycena chlorophos

Oczywiście takie organizmy emitujące światło są dalekie od swoich syntetycznych odpowiedników, takich jak diody LED - ale mogą być bliżej niż myślisz.

"Diody LED i bioluminescencja należą do tej samej szerokiej klasy procesów emisji światła: luminescencji" - wyjaśnia Stevani. "Jedyną różnicą jest sposób, w jaki cząsteczka lub materiał są promowane do stanu wzbudzonego. Tam, gdzie wykorzystywana jest elektryczność, mamy do czynienia z elektroluminescencją, tam, gdzie jest to reakcja chemiczna, mamy do czynienia z chemiluminescencją - której jedną z form jest bioluminescencja."

Kolejnym źródłem różnorodności w używanych przez nas lampach jest kolor. Ponownie, możecie być zaskoczeni, że taka różnorodność istnieje również w bioluminescencji: "Można mieć emisję niebieską, czerwoną i zieloną zarówno na lądzie, jak i w morzu. Można też zaobserwować mieszanie się kolorów, co daje żółty i pomarańczowy. Zazwyczaj w morzu dominuje kolor niebieski, ale niektóre meduzy emitują w obszarze zielonym. Zaskakujące jest to, że ogniki mogą emitować w całym spektrum widzialnym."

Bioluminescencyjne uzasadnienie biznesowe?

Zajmijmy się więc niebioluminescencyjnym słoniem w pokoju: jeśli takie organizmy jak bakterie mogą wytwarzać światło, to czy nie możemy ich po prostu zapakować i użyć jako źródła światła? Przyznaję, że może to trochę trywializować, ale czy istnieje realna komercyjna możliwość biznesowa dla bioluminescencji oświetlającej nasz świat?

Niektóre początkujące firmy z pewnością chciałyby w to wierzyć - twierdzą, że mogą zmienić sposób, w jaki produkujemy i zużywamy światło, oferując żywy i samowystarczalny surowiec oświetleniowy w postaci hodowanych bakterii bioluminescencyjnych. Eksperci pozostają jednak nieco sceptyczni:

"Oni wszyscy myślą, że natknęli się na nowatorską i genialną koncepcję: darmowe światło!" twierdzi Edie Widder, prezes, dyrektor generalny i starszy naukowiec w ORCA (Ocean Research & Conservation Association) na Florydzie oraz specjalista od bioluminescencji. "Kłopot w tym, że jest ono darmowe tylko do momentu, gdy wliczy się w nie koszty produkcji. Utrzymywanie wąskiego zakresu zmiennych środowiskowych wymaganych do utrzymania wzrostu i świecenia bakterii jest energetycznie kosztowne."

Jak mówi dr Widder, "Bioluminescencja ma wiele ogromnie wartościowych zastosowań, ale oświetlanie świata nie jest jednym z nich. Diody LED zasilane energią słoneczną lub wiatrową mają znacznie większy sens jako rozwiązanie oświetleniowe."

O naszych ekspertach

Profesor Cassius Stevani jest profesorem nadzwyczajnym w Instytucie Chemii Uniwersytetu w São Paulo (USP), gdzie bada mechanizm emisji światła u grzybów bioluminescencyjnych. Dowiedz się więcej o nim na stronie:

Dr Edie Widder jest światowej sławy specjalistką od bioluminescencji i badaczką głębin morskich, która obecnie przewodniczy Ocean Research & Conservation Association (ORCA) na Florydzie. Dowiedz się więcej na stronie internetowej:

Udostępnij w Social Mediach