ביולומינסנציה – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־15:05, 28 בפברואר 2019

בִּיּוֹלוּמִינֵסֶנְצִיָּיה^[1] (אוֹרוּת בִּיּוֹלוֹגִית, הארה ביולוגית או נהורנות ביולוגית; Bioluminescence. מורכב מהמילים ביו-לומינסנציה) 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). הביולומינסנציה היא סוג של לומינסנצייה.

מאפייני התופעה

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:^[2]

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

דוגמאות מעולם החי

ערך מורחב – אש השועל

"אש השועל": פטריות מאירות

"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).

"ים של כוכבים": פלנקטונים מאירים

"עט הים"

"עט הים" קרוב רחוק של המדוזה, חי במושבות. כאשר נוגעים באחד הפרטים במושבה הוא "נדלק", מאיר למשך חמישית השנייה ושולח אות עצבי לכל המושבה. בתוך שנייה "נדלקים" כל שאר הפרטים.

התכלית להארה ביולוגית

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

הסוואה

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

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.

כריש הסיגר (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

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

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

ביוטכנולוגיה

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

מדיה וקבצים בנושא ביולומינסנציה בוויקישיתוף

פרופ' רחל גלון, החיים הזוהרים : על גחליליות ומאירים אחרים, באתר הספרייה הווירטואלית של מטח
חיידקים מאירים בבדיקת איכות מים ושפכים
הודעות לעיתונות, אור לדגים:חוקרים מהאוניברסיטה העברית מצאו את הסיבה לזהירת חיידקים בים, 02 בספטמבר 2012, באתר האוניברסיטה העברית

הערות שוליים

^ לעיתים נקראת גם בִּיּוֹלוּמִינֶסְצֶנְצִיָּיה.
^ Kim D. Coder, "Foxfire: Bioluminescence in the Forest", The University of Georgia, August, 1999.

[1] לעיתים נקראת גם בִּיּוֹלוּמִינֶסְצֶנְצִיָּיה.

[Kim_D._Coder-2] Kim D. Coder, "Foxfire: Bioluminescence in the Forest", The University of Georgia, August, 1999.

[1]

[2]

@@ שורה 11: / שורה 11: @@
 * [[קרינה פלואורסצנטית|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 מ[[תגובה כימית]] (ובכלל זה ביולומינסנציה, שהיא תגובה כימית בתוך יצור חי).
+* "'''נְהוֹרָנוּת כִּימִית'''" ([[כמולומינסנציה]]; Chemiluminescence) – ייצור אור כתוצאה מ[[תגובה כימית]] (ובכלל זה ביולומינסנציה, שהיא תגובה כימית בתוך יצור
-== "אש השועל": פטריות מאירות ==
 [[קובץ:PanellusStipticusAug12 2009.jpg|259px|ממוזער|שמאל|פטרייה מהמין ''Panellus stipticus'', מפיקה את הזוהר המכונה "אש השועל".]]
+== דוגמאות מעולם החי ==
 {{ערך מורחב|אש השועל}}
+'''"אש השועל": פטריות מאירות'''
 "'''אש השועל'''" (מוכרת גם בשמות "'''זוהר הפיה''' ו"'''אש הפיה'''") היא [[תופעת טבע]] שבה מפיקים [[מין (טקסונומיה)|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 ב[[יער]] כאשר [[מזג האוויר]] מתקרר עם בוא ה[[סתיו]] (אצל רוב המינים).
+'''"ים של כוכבים": פלנקטונים מאירים'''
+'''"עט הים"'''
+'''"עט הים"''' קרוב רחוק של המדוזה, חי במושבות. כאשר נוגעים באחד הפרטים במושבה הוא "נדלק", מאיר למשך חמישית השנייה ושולח אות עצבי לכל המושבה. בתוך שנייה "נדלקים" כל שאר הפרטים.
+<br />
 ==התכלית להארה ביולוגית==