חידות הטבע: ביולוגית

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

ביולוגית היא היכולת של אורגניזמים חיים לזהור עם החלבונים שלהם או בעזרת חיידקים סימביוטיים.

כיום ידועים כ-800 מינים של יצורים חיים זוהרים. רובם חיים בים. אלו הם חיידקים, אצות דגלים חד-תאיות, רדיולאריות, פטריות, פלנקטוניים ומחוברים, סיפונופורים, נוצות ים, קטנופורים, עגולים, תולעים, רכיכות, סרטנים, דגים.

כמה מהחיות הזוהרות ביותר הן פירוזומים (חיפושיות אש). בין מינים ביולוגיים של מים מתוקים, ידועים רכיכת הגסטרופוד הניו זילנדית Latia neritoides ומספר חיידקים. בין אורגניזמים יבשתיים זוהרים מינים מסוימים של פטריות, תולעי אדמה, חלזונות, רב רגליים וחרקים.

ברמת המיקרוקוסמוס, זוהר חלש מאוד, אותו נוכל לרשום רק בעזרת פוטומטרים רגישים במיוחד, הוא תופעת לוואי של נטרול מיני חמצן תגובתיים על ידי אנזימים, הנחוצים, אך רעילים לתאים, המשתתפים ב תהליך חמצון הגלוקוז. הם גם מספקים את האנרגיה הדרושה לכמילומינסנציה לחלבוני זרחן שונים.

את אחת מנורות החיידקים הראשונות - בקבוק עם תרבית של חיידקים זוהרים - אירח לפני יותר ממאה שנים הבוטנאי והמיקרוביולוג ההולנדי מרטין ביירינק. בשנת 1935, מנורות כאלה אפילו האירו את האולם הגדול של המכון האוקינולוגי של פריז, ובמהלך המלחמה המיקרוביולוג הסובייטי א.א. אגורובה השתמשה בחיידקים זוהרים למטרות פרוזאיות - כדי להאיר את המעבדה.

ואפשר לבצע ניסוי דומה: לשים דג נא או בשר במקום חמים, לחכות שבוע-שבועיים, ואז לעלות בלילה (מהצד של הרוח!) ולראות מה קורה - סביר להניח שהחיידקים השוכנים המדיום התזונתי יאיר באור עולמי אחר. חיידקים, בעיקר מהזנים Photobacterium ו-Vibrio, ואורגניזמים פלנקטוניים רב-תאיים (בתמונה) זוהרים בים, אך מקור האור העיקרי הוא אחד הגדולים (עד 3 מ מ!) ואורגניזמים חד-תאיים מורכבים - אצות דגלים של הלילה אוֹר.

בחיידקים, חלבוני זרחן מפוזרים בתא; ביצורים אוקריוטיים חד-תאיים (עם גרעין תא) הם ממוקמים בשלפוחיות המוקפות בממברנה בציטופלזמה. בבעלי חיים רב-תאיים, האור נפלט בדרך כלל על ידי תאים מיוחדים - פוטוציטים, לרוב מקובצים לאיברים מיוחדים - פוטופורים.

פוטוציטים של coelenterates ובעלי חיים פרימיטיביים אחרים, כמו גם פוטופורים שפועלים עקב פוטוחיידקים סימביוטיים, זוהרים ברציפות או למשך מספר שניות לאחר גירוי מכני או כימי. בבעלי חיים עם מערכת עצבים מפותחת פחות או יותר, הוא שולט בעבודת הפוטוציטים, מפעיל ומכבה אותם בתגובה לגירויים חיצוניים או כאשר הסביבה הפנימית של הגוף משתנה.

בנוסף לזה התוך תאי, בשרימפס עמוק, תמנונים, דיונון ודיונונים, יש סוג של זוהר מפריש: תערובת של תוצרי הפרשה של שתי בלוטות שונות נפלטת מהמעטפת או מתחת לקליפה ומתפשטת ב-. מים כמו ענן זוהר, מסנוור את האויב.

דוגמה קלאסית נוספת של ביולוגית היא ריקבון עץ. לא העץ עצמו זוהר בהם, אלא התפטיר של פטריית דבש רגילה.

ובפטריות הגבוהות של הסוג Mycena, הגדלות גם הן על עץ נרקב, אבל באזורים חמים כמו ברזיל ויפן, גופי פרי זוהרים - מה שנקרא בדרך כלל פטריות (אם כי עובשים, שמרים ופטריות אחרות הן גם פטריות, רק נמוכות יותר). אחד מהמינים של סוג זה נקרא M. lux-coeli, "מיקן - אור שמימי".

היישום הבולט ביותר של ביולוגיות הוא יצירת צמחים ובעלי חיים מהונדסים. העכבר הראשון עם הגן GFP שהוכנס לכרומוזומים נוצר ב-1998.

יש צורך בחלבונים זוהרים כדי להבין טכניקות להחדרת גנים זרים לכרומוזומים של אורגניזמים שונים: אם הוא זוהר, זה אומר שהשיטה עובדת, אפשר להשתמש בה כדי להחדיר גן מטרה לגנום. הדג הזוהר הראשון - דג הזברה הטרנסגני (Brachydanio rerio) ודג האורז המדקה היפני (Orizias latipes) - יצאו למכירה ב-2003.

ים זוהר

מי שיתמזל מזלו לשחות בים בלילה בזמן הזוהר שלו יזכור את המראה הקסום הזה לכל החיים. לרוב, הגורם לזוהר הוא האצות הדגלתיות של מנורת הלילה (Noctiluca). בשנים מסוימות מספרם גדל עד כדי כך שהים כולו זוהר. אם התמזל מזלכם ומוצאים את עצמכם על חופי הים החמים בזמן הלא נכון, נסו לשפוך מי ים לצנצנת והוסיפו שם מעט סוכר.

נוקטיליסטים יגיבו לכך על ידי הגברת הפעילות של חלבון הלוציפרין. לנער את המים ולהתפעל מהזוהר הכחלחל. וכשאתה עוצר להתפעל, אתה יכול לזכור שאתה מסתכל על אחת התעלומות הבלתי פתורות של הטבע: חוסר הבהירות של המנגנונים האבולוציוניים של הופעת היכולת הזוהר בטקסות שונות צוין בפרק נפרד של " מוצא המינים" מאת דרווין, ומאז לא הצליחו המדענים לשפוך על השאלה הזו היא אור האמת.

זוהר יכולה הייתה להתפתח באורגניזמים החיים בתנאי אור טובים, המבוססים על תרכובות פיגמנטים שמבצעות תפקיד מגן על האור.

אבל הצטברות הדרגתית של תכונה - פוטון אחד לשניה, שניים, עשרה - הן עבורם והן עבור קרוביהם הליליים והעמוקים שלהם לא יכלה להשפיע על הברירה הטבעית: זוהר חלש שכזה אינו מורגש אפילו בעיניים הרגישות ביותר, וה הופעת מנגנונים מוכנים של זוהר עז על המיקום העירום נראה בלתי אפשרי מדי. ואפילו הפונקציות של הזוהר במינים רבים נשארים בלתי מובנים.

למה הם זוהרים?

מושבות חיידקים זוהרות ופטריות מושכות חרקים המפיצים חיידקים, נבגים או תפטיר. זחלים אוכלי חרקים של היתוש הניו זילנדי Arachnocampa טווים רשת לכידה ומאירים אותה בגופם, ומושכים חרקים.

הבזקי אור יכולים להפחיד טורפים ממדוזות, ג'לי מסרק ושאר יצורים חסרי אונים ועדינים. לאותה מטרה, אלמוגים וחיות קולוניאליות אחרות הגדלות במים רדודים זוהרות בתגובה לגירוי מכני, וגם שכניהם, שאיש לא נגע בהם, מתחילים להבהב. אלמוגים בים עמוקים ממירים את האור החלש באורך גל קצר המגיע אליהם לקרינה בעלת אורך גל ארוך יותר, אולי כדי לאפשר לאצות הסימביוטיות המאכלסות את רקמותיהן לבצע פוטוסינתזה.

חכה עם נורה

סדר הדגים (Lophiiformes) הוא המגוון ביותר (16 משפחות, למעלה מ-70 סוגים ולמעלה מ-225 מינים) ואולי המעניין ביותר מבין דגי הים העמוק. (רבים מכירים את דייגי הים לא מספר הלימוד בזואולוגיה, אלא מהסרט המצויר "מוצאים את נמו").

נקבות דייגים הן טורפות עם פיות גדולים, שיניים חזקות ובטן מתנפחת מאוד. לעיתים מוצאים דיוים מתים על פני הים, נחנקים מדגים יותר מפי שניים מגודלם: הטורף אינו יכול לשחרר אותו בשל מבנה שיניו. הקרן הראשונה של סנפיר הגב הופכת ל"חכה" (illicium) שבקצהה "תולעת" (eska) זוהרת. זוהי בלוטה מלאת ריר המכילה חיידקים ביולוגיים. עקב התרחבות דפנות העורקים המזינות את האסקו בדם, הדג יכול לגרום באופן שרירותי להארה של חיידקים הזקוקים לאספקת חמצן לשם כך, או לעצור זאת, להצר את כלי הדם.

בדרך כלל, הזוהר מתרחש בצורה של סדרה של הבזקים, אינדיבידואליים לכל מין. Illicium במין Ceratias holboelli מסוגל לנוע קדימה ולהיסוג לתוך תעלה מיוחדת על הגב. מושך טרף, דייג זה מעביר בהדרגה את הפיתיון הזוהר אל פיו עד שהוא בולע את הטרף. ול-Galatheathauma axelli יש את הפיתיון ממש בפה.

מיקומם של הזרחנים ואפילו אופי המצמוץ של הכתמים הזוהרים יכולים לשמש לתקשורת – למשל למשיכת בן זוג. והנקבות של הגחלילית האמריקאית Photuris versicolor, לאחר ההזדווגות, מתחילות "להביס את קוד המורס" של נקבות ממין אחר, ולמשוך את הזכרים שלהן לא למטרות מאוהבות, אלא למטרות גסטרונומיות.

מול חופי יפן, חוגגים חתונות המוניות על ידי האומיטהארו (גחליליות ים) - סרטנים זעירים, באורך 1-2 מ"מ, מהסוג Cypridina - והדיונון Watasenia scintellans. גופי Vatazenia באורך של כ-10 ס"מ, יחד עם מחושים, מנוקדים בפניני פוטופור ומאירים אזור בקוטר של 25-30 ס"מ - דמיינו איך נראה הים עם להקה שלמה של דיונונים אלו!

בצפלופודים רבים בעומק הים, הגוף צבוע בדוגמה של כתמי אור רב צבעוניים, והפוטופורים מורכבים מאוד, כמו זרקור המאיר רק בכיוון הנכון עם מחזירי אור ועדשות (לעיתים כפולות וצבעוניות).

שרימפס פלנקטוני רבים בים העמוקים בעלי יכולת זוהר. על הגפיים, לאורך הצדדים ובצד הגחון של הגוף, יש להם עד 150 פוטופורים, לפעמים מכוסים בעדשות. המיקום ומספר הפוטפורים לכל מין הם קבועים בהחלט ובחשכת מעמקי האוקיינוס עוזר לזכרים למצוא נקבות והכל ביחד - להתאסף בלהקות.