Биолюминесценция (в переводе с греч. “биос” – жизнь, и лат. “люмен” – свет) – это способность живых организмов излучать свет. Это одно из самых удивительный явлений. В природе встречается не так часто. Как это выглядит? Давайте смотреть:

10. Светящийся планктон

Светящийся планктон в озере Гиппсленд, Австралия. Свечение это есть ни что иное, как биолюминесценция – химические процессы в организме животных, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Удивительное по своей природе явление биолюминесценции, посчастливилось не только увидеть, но и заснять фотографу Филу Харту (Phil Hart).

9. Светящиеся грибы

На фото изображён Panellus stipticus. Один из немногих грибов, обладающий биолюминесценцией. Этот вид грибов достаточно распространён в Азии, Австралии, Европе и Северной Америке. Растет группами на бревнах, пнях и стволах лиственных деревьев, особенно, на дубах, буках и березах.

8. Скорпион

На фото изображён скорпион, светящийся под ультрафиолетом. Скорпионы не излучают свой собственный свет, но они светятся под невидимым излучением неонового света. Всё дело в том, что в наружном скелете скорпиона имеется вещество, которое как раз и излучает свой свет под ультрафиолетом.

7. Светящиеся червячки Пещеры Вайтомо, Новая Зеландия

В Новой Зеландии, в пещере Вайтомо обитают светящиеся личинки москитов. Они покрывают потолок пещеры. Эти личинки оставляют нити светящейся слизи, до 70 на одного червячка. Это им помогает ловить мух и мошек, которыми они питаются. У некоторых видов такие нити ядовитые!

6. Светящиеся медузы, Япония

Удивительное зрелище можно было увидеть в заливе Тояма Бэй в Японии – тысячи выброшенных на берег залива медуз. Причём обитают эти медузы на больших глубинах, а в период размножения поднимаются на поверхность. В этот момент их и принесло в огромном количестве на сушу. Внешне эта картина очень напоминает светящийся планктон! Но это абсолютно два разных явления.

5. Светящиеся грибы (Mycena lux-coeli)

То что Вы видите здесь – светящиеся грибы Mycena lux-coeli. Растут они в Японии, во время сезона дождей на поваленных деревьях Chinquapin. Эти грибы выделяют свет благодаря веществу под названием люциферин, который окисляясь и выделяет вот такое интенсивное зеленовато-белое свечение. Очень забавно, что, по-латыни, Люциферу означает “свет дарителя.” Кто бы знал! Живут эти грибы всего лишь несколько дней, и умирают когда дожди заканчиваются.

4. Свечение остракод Cypridina hilgendorfii, Япония

Cypridina hilgendorfii – так называются ракушниковые острокоды, крошечные (по большой части не более 1-2 мм), прозрачные организмы, живущие в в прибрежных водах и песках Японии. Светятся они благодаря веществу люциферину.

Интересен тот факт, что во время Второй Мировой войны, японцы собирали этих рачков с целью получения света ночью. Намочив эти организмы в воде, они снова начинают светиться.

3. Светящиеся светлячки

Вот так выглядят места обитания светлячков, сделанные на длинной выдержке. Светлячки мигают, чтобы привлечь к себе внимание противоположного пола.

2. Светящиеся бактерии

Светящиеся бактерии – удивительное природное явление. Свет у бактерий создается в цитоплазме. Обитают они в основном в морской воде, и реже на суше. Одна бактерия излучает сама по себе очень слабый, практически невидимый свет, но когда они в большом количестве, то светятся уже более интенсивным, очень приятным глазу голубым светом.

1. Медуза (Aequorea Victoria)

В 1960-х японо-американским учёным Осаму Симомура в университете Нагоя был выявлен люминесцентный белок экворин из медузы эквореи (Aequorea victoria). Симомура показал, что экворин инициируется с ионами кальция без кислорода (окисления). Иными словами светоизлучающий фрагмент является не сам по себе отдельным субстратом, а субстратом, прочно связанным с белком. Это в свою очередь дало огромный вклад не только в науку, но и в медицину. В 2008 году Симомура был удостоен Нобелевской премии за свои труды.

Кто из нас не читал повесть Артура Конан Дойля "Собака Баскервилей", в которой рассказывается о светящейся собаке-убийце, преследовавшей семью Баскервилей. Кровь стынет в жилах и становится очень страшно...

Когда наступает ночь и около замка снова слышится страшный вой, а затем неожиданно появляется огромное страшное существо - значит, снова в семье Баскервилей кто-то будет убит. Впрочем, читая это, мы понимали, что светящаяся в темноте собака - это плод фантазии Конан Дойля, в реальности этого просто не может быть. Но мы ошибались. Прошли годы, и ученые разных стран научились выводить светящихся в темноте животных: свиней, мышей, кошек, собак, кроликов, рыб и обезьян.

Подобные эксперименты проводятся не ради шутки или прикола, а для изучения развития болезней и для нахождения наиболее оптимальных методов их лечения.

Свиньи, например, по многим параметрам схожи с человеком: по размеру сердца и кровеносной системы, по уровню гемоглобина в крови, по количеству эритроцитов и группам крови, по процессам пищеварения. И даже кожа хрюшек похожа на человеческую! Потрясающее количество сходств! Обезьяны, якобы наши предки, и те имеют гораздо меньшее количество генетических совпадений с человеком. Как же этим не воспользоваться!

Первыми светящихся свиней вывели ученые Китая. Они ввели в тело свиноматки, а точнее, в эмбрион, флюоресцентный протеин, взятый у медузы, способной светиться в темноте. Опыт удался, и в итоге родились очаровательные светящиеся поросята, при дневном освещении имеющие зеленоватый оттенок кожи, глаз, пятачков, зубов, копыт и даже всех внутренних органов, а если на них направить ультрафиолетовый свет, то они засияют, как огоньки!

Свечение на клеточном уровне, без вреда для организма животного, позволяет следить за всеми происходящими в организме процессами. Из оборудования нужен только микроскоп с ультрафиолетовой подсветкой.

Этот метод используется при наблюдении за организмом после пересадки стволовых клеток, которые обладают способностью превращаться в клетки органа, в который их пересадили. Введение клеток светящихся свиней позволяет по свечению проследить весь их путь в организме.

Схожесть организма свиньи и человека, возможно, в будущем позволит выращивать свиней-доноров для пересадки органов нуждающимся людям, но пока это не совсем получается. Ученые не смогли вывести свинью, генетически схожую с человеком, поэтому при пересадке тканей происходит отторжение.

Также проблема в том, что здоровых светящихся свиней очень мало, а вырастить их сложно. Поросятки зачастую либо рождаются мертвыми, либо с серьезными патологиями. Ученые надеются, что светящиеся свиньи могут приносить потомство, которое также может светиться. Да и еще нужно выяснить, не заразят ли светящиеся хрюшки-доноры людей какой-нибудь своей "свинской" болезнью.

Подобные эксперименты проводятся и с другими животными: кошками, обезьянами и т.д. В их организм "запускается" болезнь, которой может болеть и человек, а затем, наблюдая по свечению за развитием болезни, животное пытаются вылечить, применяя те или иные технологии и лекарства. Если животное выздоравливает, значит, найденное средство в будущем может помочь и человеку.

Протеин из медуз использовался и в экспериментах с малярийными комарами: удалось вывести комаров-самцов со светящимися половыми органами, которые не могут размножаться. Их отсортировали от самок (у тех ничего не светится) и выпустили на свободу. В результате замещения обычных малярийных комаров-самцов светящимися произошло сокращение их популяции.

Биолюминесценция – это способность живых организмов светиться. Она основана на химических процессах, при которых высвобождающаяся энергия выделяется в форме света. Биолюминесценция служит для привлечения добычи, брачных партнеров, коммуникации, предупреждения, маскировки или отпугивания.

Ученые полагают, что биолюминесценция появилась на стадии перехода от анаэробных форм жизни к аэробным как защитная реакция древних бактерий по отношению к «яду» – кислороду, который выделяли зеленые растения в процессе фотосинтеза. Биолюминесценция встречается у бактерий, грибов и довольно большого спектра представителей животного класса – от простейших до хордовых. Но особенно распространена она среди ракообразных, насекомых и рыб.

«Создать» свет организмам помогают бактерии, либо же они справляются с этой задачей собственными силами. При этом свет может испускать как вся поверхность тела, так и специальные органы – железы по преимуществу кожного происхождения. Последние есть у многих морских животных, а из наземных – у насекомых, некоторых дождевых червей, многоножек и т.д.

Светляк обыкновенный

Пожалуй, самый известный из биолюминесцентов. Семейство светляков (Lampyridae ) насчитывает около 2000 видов. Наибольшим разнообразием этих жуков могут похвастаться тропики и субтропики, а вот на территории бывшего СССР насчитывалось всего семь родов и около 20 видов этих насекомых. Ну а свет нужен им вовсе не для того, «чтоб светло было нам самой темной ночью», а для общения между собой, будь то призывные сигналы самцов в поисках самок, мимикрия (под окружающее освещение, например, свет лампочки или Луны, освещающей траву), защита территории и проч.

Светляк обыкновенный / ©Flickr

Ночесветка

Noctiluca scintillans , или ночесветка, относится к виду так называемых динофлагеллят. Иногда их еще называют динофлагеллятовыми водорослями – в связи с их способностью к фотосинтезу. На самом же деле большинство из них представляют собой жгутиконосцев с развитым внутриклеточным панцирем. Именно динофлагелляты – виновники знаменитых «красных приливов», явлений столь же устрашающих, сколь и прекрасных. Но особенно великолепна, конечно, голубая «подсветка» из ночесветок, которую можно наблюдать по ночам в водах морей, океанов и озер. И красный цвет, и голубое свечение вызваны обилием в воде этих удивительных крошечных организмов.

Вода, «подсвеченная» ночесветками / ©Flickr

Морской черт

Свое название этот ни в чем не повинный вид удильщикообразных костистых рыб получил благодаря своей крайне непривлекательной внешности. Судите сами:

Глубоководный морской черт / ©Flickr

Морские черти обладают «неправильным прикусом», из-за чего рот их постоянно открыт, а из него торчат острые зубы-шипы. Тело рыб покрыто большим количеством кожных наростов, бугорков и бляшек. Неудивительно, что эти морские «квазимодо» предпочитают обитать на большой глубине – видимо, так они скрываются от недоброжелательных глаз. Ну а если серьезно, то рыбы эти весьма интересны. От других обитателей подводного мира их, помимо прочего, отличает передняя часть спинного плавника, который расположен прямо над пастью. Этот светящийся «фонарик» нужен морским чертям не для того, чтобы освещать себе путь, а для привлечения добычи.

Грибные комарики

Не менее удивительны и другие биолюминесценты – род грибных комариков из семейства грибных комаров. Раньше этот род назывался Bolitiphila , что означает «любитель грибов». Теперь он переименован в Arachnocampa – «личинка паука». Дело в том, что личинка этого комарика плетет самые настоящие сети. Только что вылупившиеся на свет божий, личинки имеют длину всего 3-5 мм, но в конечной стадии развития вырастают до 3 см. Именно в стадии личинки эти комары и проводят большую часть своей жизни, поэтому, чтобы питаться и привлекать добычу, они плетут на потолке пещер нечто вроде гнезда из шелка, свешивая вниз концы липких нитей, которые подсвечивают собственным телом. Распространены в пещерах и гротах Австралии и Новой Зеландии.

Личинки грибных комариков / ©Flickr

Неоновый гриб

К сожалению, это чудо природы – потрясающий по красоте люминесцентный гриб Chlorophos Mycena – в наших краях не встретишь. Чтобы увидеть его, следует отправиться в Японию или Бразилию. Да и там придется дождаться сезона дождей, когда из буквально «пылающих» спор появляются эти удивительные зеленые грибы .

Съедобно это чудо или нет – неизвестно. Впрочем, мало кто отважится подать к столу такую вот светящуюся тарелочку. Если же все-таки надумаете его искать, советуем смотреть у основания стволов деревьев, рядом с упавшими или срубленными ветками, кучами листвы или просто на сырой почве.

Неоновые грибы / ©Flickr

Гигантский кальмар

Это самый большой биолюминесцентный кальмар (Taningia danae ) и, наверное, самый красивый вид этих животных вообще. Науке известен экземпляр, длина которого составляла 2,3 м, а вес – около 161 кг! Впрочем, увидеть этого величественного красавца не так-то просто: он обитает на глубине порядка 1000 м и водится в тропических и субтропических водах. Несмотря на красоту, Taningia danae – агрессивный хищник. Перед тем как наброситься на жертву, кальмар излучает короткие световые вспышки при помощи специальных органов, расположенных на щупальцах. Для чего нужны эти вспышки? Ну уж явно не для того, чтобы «предупредить» жертву. Ученые полагают, что они нужны либо для ослепления глубоководных обитателей, либо для того, чтобы оценить расстояние до цели. А еще красочное шоу помогает животному соблазнить самку.

Гигантский биолюминисцентный кальмар / ©Flickr

Люминесценция - это излучение видимого света и света в диапазонах от ультрафиолетового до инфракрасного.
В природе явление люминесценции известно с давних пор. Изучение его привело к открытию рентгеновских лучей и радиоактивности.
Некоторые животные обладают системами, позволяющими им производить люминесцентный свет с целью сбить с толку или испугать врага.

Вы знаете, откуда пошли сказки о Жар – птицах и нечистой силе? Да-да-да, нам знакомо это явление – люминесценция!
Те, кто бывал в тропиках, могли наблюдать поистине удивительные подводные свечения. А при определённом стечении обстоятельств некоторые видели светящихся в темноте птиц, рыб и даже людей!

В прежние века люди приходили в трепет от увиденного. Они принимали светящихся холодным огнём пернатых за летящих бесов. Об этом явлении слагались мифы и сочинялись сказки. Вот один из таких мифов.
В летописи собора, находящегося в Старой Ладоге рассказывается о том, что дьяк Фёдор осенним вечером 1864 года шёл вдоль обрыва над рекой Волхов и услышал шум крыльев, похожий на тот, что издают утки. Но каков же был ужас, испытанный Фёдором, когда он увидел летящего прямо на него беса! Ещё страшнее стало дьячку, когда бес обернулся гусем. Разумеется, сначала никто не поверил рассказам Фёдора, но через несколько дней «бесы» появились и перед другими людьми. Самые отважные пытались поймать этих Жар – птиц, но усилия их успехом не увенчались. А поздней осенью « нечистая сила» исчезла.

В районе Архангельска и по сей день встречаются светящиеся птицы. В основном это утки и гуси. Случались такие встречи и в Подмосковье. Один из охотников как-то раз подстрелил такую птицу, и, положив её в свою охотничью сумку, с удивлением понял, что его руки тоже начали мерцать странным светом. Но свечение прекратилось, пока он донёс свой трофей до дома.
Учёные объясняют подобное явление довольно просто. По мнению орнитологов, на перьях многих птиц селятся особые микроорганизмы, которые и создают удивительный эффект свечения.

Полосы на воде, фосфоресцирующие холодным светом, можно увидеть во время ночной теплоходной прогулки по Чёрному морю в районе города Сочи. Представьте себе огромное звёздное небо, вдалеке- огоньки прибрежных посёлков с возвышающимися над ними горделивыми вершинами гор и постепенно разгорающуюся вокруг теплохода воду, которая начинает всё больше и больше переливаться голубоватым светом! Гребни волн начинают полыхать удивительным светом, в этих всполохах радостно играют дельфины. Поистине, это великолепное зрелище!

А создают его морские микроорганизмы. Светиться могут медузы, некоторые виды кальмаров и рыб, креветки.
Светящихся кальмаров «открыли» французские учёные в 1834 г. У такого кальмара 10 щупалец, и водится он чаще всего в Индийском океане и у побережья Южной Африки. Явление такого свечения называется хемолюминесценция – это переход химической энергии в свет без затрат на тепло.
А вот явление светящихся гигантских колёс в тропических морях до сих пор остаются загадкой. Колёса эти в диаметре достигают нескольких метров, они вращаются и движутся над водой, приводя очевидцев в священный трепет. Очевидцев этого фантастического зрелища много, а вот сфотографировать колёса не удалось пока никому.

Светлячки

Кто из вас не встречал крохотных светлячков, мерцающих в траве зелёными огоньками? В Крыму такие светлячки нередки и достигают размера с ноготь на мизинце ребёнка. Впервые увидев в ночи такой огонёк, легко можно принять его за глаз хищника. Ещё бы! У страха ведь глаза велики!
Бывает, что тропические светлячки собираются огромными группами и рассаживаются на дереве, по несколько на каждом листике. Их свет виден на расстоянии полутора – двух километров! Причём они одновременно «включают и гасят» свои «фонарики».
Интересно, что однажды такие вот светлячки спасли Кубу от захватчиков! В 18 веке на острове высадилась морская экспедиция, но ночью колонизаторы увидели в лесу мириады светящихся огней. Англичане решили, что силы неприятеля слишком велики, нужно спасаться бегством, пока не поздно.

Благодаря изучению морских глубин, ученые смогли познакомиться с уникальными глубоководными существами, обладающими феноменальными способностями. К их числу, например, можно отнести рыб – удильщиков. Жизнь в полной темноте наложила на них свой отпечаток. На теле этих рыб имеется отросток, на конце которого находится колба, заполненная биолюминисцентными бактериями. Они то, как раз, и светятся.

Но, как оказалось, светиться могут и другие рыбы, живущие на больших глубинах. Этот эффект получил название биофлюоресценции. К числу таких морских обитателей можно отнести: ската, мурену, морскую иглу, рыбу – камень, рыбу – хирург и целый ряд других. Свечение их тел имеет несколько иную природу. Оно обусловлено особой структурой их кожного покрова. Под воздействием световых лучей, относящихся к синему световому спектру, их тела начинают светиться, приобретая неоновый, красный, желтый, оранжевый и иные световые оттенки. Это явление ученые и называют биофлюоресценцией.

Основное его отличие от биолюминисценции состоит в том, что здесь отсутствуют химические реакции, вызывающие свечение. Эффект свечения, в данном случае, имеет несколько иную природу. В данном случае тела живых организмов поглощают синие световые лучи, трансформируют их в лучи иного спектра, и излучают в окружающее пространство.

За этот процесс отвечают флюоресцентные молекулы, расположенные в кожном покрове живых существ. Именно они, как раз, и поглощают лучи синего светового спектра. При столкновении световых фотонов с этими молекулами, происходит их возбуждение, сопровождающееся выделением большого количества энергии, которую накапливают электроны флюоресцентных молекул. В таком состоянии они долго находиться не могут, и будут стараться избавиться от избыточной энергии, чтобы перейти в нормальное состояние. Это, в конечном итоге, и происходит. Энергия высвобождается, и в виде световых фотонов уходит в окружающее пространство, вызывая свечение, но уже совершенно иного светового спектра. В зависимости от энергетического уровня излучаемых фотонов, тело живого существа будет приобретать различные цветовые оттенки.

Получается, что живущие в океане рыбы, обладающие эффектом биофлюоресценции, поглощают световые лучи синего спектра. Возникает вполне логичный вопрос, почему только синего? Все дело в том, что световые лучи красного и инфракрасного спектра поглощаются верхними слоями воды, поэтому на глубину проникают, в основном, лучи синего и зеленого спектров. Ученые выяснили, что на глубине более 100 метров присутствуют только синие световые лучи, которые и поглощаются телами глубоководных рыб.