ביולומינסנציה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
גחלילית מפיקה אור.

ביולומינסנציה (אוֹרוּת בִּיּוֹלוֹגִית, הארה ביולוגית או נהורנות ביולוגית; Bioluminescence) היא ייצור ופליטת אור על ידי אורגניזם חי כתוצאה מריאקציה כימית שבה אנרגיה כימית הופכת לאנרגיית אור. הארה הביולוגית קרויה בלעז Bioluminescence, שם זה נגזר מהמילה היוונית bios שפירושה חי והמילה הלטינית lumen שפירושה אור. הארה ביולוגית יכולה להווצר מאורגניזמים סימביוזיים שנישאים באורגניזם גדול יותר. הארה ביולוגית מיוצרת על ידי תגובת כמולומיניסנציה (chemoluminescence), שבה לוציפרין (luciferin; סוג של פיגמנט) מחומצן על ידי לוציפראז (luciferase; סוג של אנזים). ATP מעורב ברוב המקרים. התגובה הכימית יכולה להעשות או מחוץ לתאים, או בתהליך תוך תאי. ביטוים של גנים הקשורים להארה ביולוגית בחיידקים נשלט על ידי אופרון הקרוי אופרון לוקס (lux).

מאפייני התופעה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הארה ביולוגית היא צורה של פליטת אור או יצירת "אור קר"; פחות מ-20% מהאור מיוצר על ידי קרינה תרמית. מוערך כי 90% מהחיים במעמקי הים מייצרים הארה ביולוגית בצורה זו או אחרת. רוב פליטת האור הימית שייכת לחלקים הכחולים והירוקים של ספקטרום האור, שלהם יש את החדירה הטובה ביותר במים. עם זאת, ישנם דגים מסוימים שפולטים אור אדום ותת-אדום.

הארה ביולוגית לא ימית היא פחות נפוצה, אולם בה נראים מגוון רחב יותר של צבעים. שתי הדוגמאות הידועות ביותר של הארה ביולוגית ביצורים יבשתיים מתבצעות ביצורים שונים ממשפחת הגחליליות ובחיפושיות ממשפחת ה־Phengodidae. יחד עם דוגמאות אלו ישנם עוד חרקים, זחלי חרקים, תולעים טבעתיות, עכבישניים.

אין לבלבל תופעה זו עם תופעות אור דומות:‏[1]

  • "פְלוּאוֹרָנוּת" (פלורסצנטיות) – תופעה בה אנרגיה ממקור אור חיצוני נקלטת, ומשוחררת מיד באורך גל ארוך יותר.
  • זרחורנות (Phosphorescence) – תופעה בה אנרגיה ממקור אור חיצוני נקלטת, ומשוחררת זמן מה לאחר מכן באורך גל ארוך יותר.
  • "נְהוֹרָנוּת כִּימִית" (כמולומינסנציה; Chemiluminescence) – ייצור אור כתוצאה מתגובה כימית (ובכלל זה ביולומינסנציה, שהיא תגובה כימית בתוך יצור חי).

"אש השועל": פטריות מאירות[עריכת קוד מקור | עריכה]

פטרייה מהמין Panellus stipticus, מפיקה את הזוהר המכונה "אש השועל".
Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – אש השועל

"אש השועל" (מוכרת גם בשמות "זוהר הפיה ו"אש הפיה") היא תופעת טבע שבה מפיקים מיני פטריות מסוימים אור עמום בגווני ירוק וכחול. זו מופקת מהריקבון העצים עליהם הן שוכנות (הן מופיעות גם על גבי הקרקע או גזעים ישנים באזורים הלחים של היער). אש השועל מופיעה ביער כאשר מזג האוויר מתקרר עם בוא הסתיו (אצל רוב המינים).

הסיבות להארה ביולוגית[עריכת קוד מקור | עריכה]

ישנן ארבע תאוריות מקובלות המסבירות את האבולוציה של תכונות הארה ביולוגיות: הסוואה, משיכה, דחייה ותקשורת

הסוואה[עריכת קוד מקור | עריכה]

העובדה כי זוהר בהיר יכול ליצור הסוואה יכולה להשמע פרדוקסלית, אולם יצורים החיים במעמקי האוקיינוס מצטיירים בדרך כלל כצללית כנגד השמיים. מינים אחדים של דגים מנצלים את ההארה הביולוגית כהארת נגד שהופכת אותם לקשים יותר לראייה עבור יצורים הנמצאים תחתם.

משיכה[עריכת קוד מקור | עריכה]

הארה ביולוגית משמשת כפיתוי למשיכת טרף על ידי מספר דגים החיים במעמקי הים כדוגמת החכאים (anglerfish). חלק מפתה הגדל מראש הדג מושך בעלי חיים קטנים לתוך מרחק הפגיעה של הדג.

הכריש Isistius brasiliensis משתמש בהארה ביולוגית לצורך הסוואה, אך כתם קטן המצוי על בטנו נשאר כהה ונראה כדג קטן לדג טורף גדול כגון טונה או מקרל. כאשר דגים אלו מנסים לאכול את "הדג הקטן" הם ננשכים על ידי הכריש.

הדינופיקים (Dinoflagellata) מאירים כאשר הם חשים דרך תנועה במים בטורף של פלנקטון. בעקבות זאת נמשכים אף טורפים גדולים יותר אשר יאכלו את טורף הדינופיקים.

המשיכה של בני-זוג היא מכניזם מוצע נוסף של פעולת הארה ביולוגית. הדבר נראה בצורה פעילה בגחליליות שמשתמשות בהבזקי אור בבטנם כדי למשוך בני-זוג בתקופת ההזדווגות. בסביבה הימית הדבר תועד היטב רק בסרטנים קטנים מסוימים הקרואים צדפונאים. יש סברה כי ייתכן שפרומונים משמשים לתקשורת ארוכת טווח והארה ביולוגית משמשת לתקשורת קצרת טווח.

פטריות מסוג Armillaria מושכות חרקים באמצעות הארה ביולוגית, כדי שהחרקים יעזרו להפיץ את נבגי הפטרייה בסביבה.

דחייה[עריכת קוד מקור | עריכה]

סרטנים קטנים ודינונים מסוימים מנצלים תערובות כימיות מייצרות אור או תרחיפים מייצרי אור של חיידקים בצורה דומה לשימוש בדיו שנעשה על ידי דיונונים. ענן אור נפלט ומבלבל או דוחה את הטורף הפונטנציאלי בעוד שהדיונון או הסרטן בורח למקום בטוח.

תקשורת[עריכת קוד מקור | עריכה]

מעריכים כי ההארה הביולוגית משחקת תפקיד ישיר בתקשורת בין חיידקים. הארה ביולוגית מקדמת את הכנסת החיידק למין המארח, וייתכן שהיא משחקת תפקיד במצבורי מושבות.

ביוטכנולוגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אורגניזמים בעלי יכולת הארה ביולוגית הם מטרה למחקרים בתחומים שונים. נעשה שימוש במערכות לוצפיראז באופן נרחב בתחום ההנדסה הגנטית כגנים מדווחים.

חיידקים מהסוג ויבריו (Vibrio) מבצעים סימביוזה עם דגים וחסרי חוליות ימיים רבים, במיוחד ידוע הדיונון Euprymna scolopes שמשמש כמודל ניסיוני לסימביוזה, חוש מניין (Quorum sensing) והארה ביולוגית.

המבנה של הפוטופורים, האיברים המייצרים אור בתאים בעלי יכולת הארה ביולוגית, נחקרים על ידי מעצבים תעשייתים.

כמה יישומים שהוצעו להינדוס של אורגניזמים מאירים ביולוגית כוללים:

  • עצי חג המולד שלא צריכים נורות, דבר שיוריד את הסיכון של מכשירים חשמליים.
  • עצים מאירים לצד הדרכים, כדי לצמצם את עלויות החשמל.
  • צמחים חקלאיים וביתיים שמאירים כאשר הם צריכים השקיה.
  • שיטות חדשות לאיתור זיהום חיידקי בבשרים ובמזונות שונים.
  • גילוי מיני חיידקים בגוויות חשודות.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]


הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Kim D. Coder, "Foxfire: Bioluminescence in the Forest", The University of Georgia, August, 1999.