Stal se z něj černý žralok, který žije v té části oceánu, kde se noc nemění v denní světlo, ale v šerý soumrak. V takových podmínkách schopnost vytvářet světlo sami pomáhá přežít. Ale jak jedinečná je tato ryba? Kdo jiný ví, jak svítit ve tmě? Rozhodli jsme se o tom zjistit více a podělit se o to s vámi. Na našem území jsou nejznámějšími organismy světlušky, ale ne každý je viděl na vlastní oči. Ne nadarmo jsou tak v celovečerních filmech často zobrazovány různé podoby mimozemského či pohádkového života.
Mezitím vědci zjistili, že značný počet organismů na Zemi může skutečně zářit. Vědci prokázali, že tato neobvyklá forma je přítomna u zástupců téměř všech hlavních druhů zvířat, některých rostlin, hub, bakterií a prvoků. Dá se říci, že tento jev je všudypřítomný. A i známé andulky za určitých podmínek září tajemnou modrožlutou barvou.
Ale ze všeho nejvíc tvorové schopní zářit stále obývají hlubiny moří a oceánů. První podle vědců mohou být ktenofory, jejichž hřebeny pohybují různobarevnými záblesky. A dokonce je známo, že někteří žraloci září. Při jedné ze studií skupina amerických mořských biologů pozorovala 17 let život v moři, a to jak na hladině, tak v hloubce až čtyři kilometry. Během této doby vědci provedli více než 350 000 video pozorování různých organismů. Došli k ohromujícímu závěru, že asi 76 procent všech mořských živočichů viděných během těchto let bylo schopno produkovat světlo. To znamená, že záře není vůbec ojedinělý jev, ale jedna z nejčastějších vlastností zvířat, která by měla mít velký význam pro jejich přežití. Ukazují na to i výsledky další skupiny vědců. Jejich genetická analýza ukázala, že schopnost svítit ve tmě se u paprskoploutvých ryb, což zahrnuje většinu druhů všech moderních ryb, vyvinula 27krát. A asi 40krát mají různé formy života obecně schopnost osvětlit temnotu.
Stojí za zmínku, že mechanismy luminiscence nejsou u všech organismů stejné. Lze je rozdělit na dva typy – biofluorescenci a bioluminiscenci. Tato dvě obtížně hláskovatelná slova vypadají jako kouzelná kouzla z nějakého fantasy příběhu, jako je příběh Harryho Pottera. Ale označují pouze dva mechanismy odpovědné za luminiscenci v živých organismech.
Biofluorescence může nastat pouze za přítomnosti určitého osvětlení, protože tvor s takovou vlastností světlo sám neprodukuje. Ale povrch takových organismů absorbuje některé krátké vlny světla a odráží dlouhé vlny světla, obvykle ve viditelném spektru. Tento proces se ve skutečnosti nazývá fluorescence. Suchozemské organismy absorbují ultrafialové světlo, což je záření ze slunce, a odrážejí různé červené, zelené a modré barvy. Ve vodním prostředí se s rostoucí hloubkou množství ultrafialového záření snižuje, ale modré světlo proniká dále. Mořští tvorové proto fluoreskují tím, že absorbují modré nebo fialové světlo a na oplátku odrážejí modré, zelené, žluté nebo červené světlo.
Za schopnost fluorescence jsou zodpovědné různé látky, jako jsou proteiny, pigmenty a minerály. Listy rostlin pod ultrafialovým světlem fluoreskují modře, zeleně a červeně kvůli přítomnosti pigmentu chlorofylu. Jejich okvětní lístky pod takovým osvětlením mohou být jasně modré, zelené, červené kvůli přítomnosti betalainových pigmentů a flavonoidů.
Do skupiny organismů s fluorescencí patří také již dříve zmínění papoušci. Jejich peří obsahuje pigmenty psittacofulvina, jedinečné pro papoušky, které dávají ptákům jejich červenou, oranžovou a žlutou barvu. Andulky (Melopsittacus undulatus) jsou například žluté a indigové.
A díky mořským živočichům byl objeven první fluorescenční protein, který našel uplatnění v biomedicínském výzkumu, byl nalezen při studiu medúzy Aequorea victoria. Většina korálů má také podobné proteiny GFP, a proto mohou získat různé barvy. Přibližně totéž platí pro obojživelníky – vědci došli k závěru, že fenomén fluorescence je charakteristický téměř pro všechny obojživelníky.
V posledních letech se vědci začali věnovat i fluorescenci savců. Nejprve byla záře srsti pod ultrafialovým světlem zaznamenána u amerických vačice (Didelphidae) a létajících veverek (Glaucomys). Loni začali vědci svítit ultrafialovým světlem na australská zvířata a došli k závěru, že i ptakopyzové (Ornithorhyncus anatinus) získávají příjemnou zelenomodrou barvu, když jsou vystaveni tomuto světlu. A letos na seznam přibyl čtvrtý savec – živočichové z čeledi opeřence (Pedetidae).
Na rozdíl od fluorescence je bioluminiscence schopnost organismu produkovat světlo samostatně díky specifickým chemickým reakcím ve svých buňkách. To znamená, že skutečně svítí i v té největší tmě. Více než tři čtvrtiny mořských živočichů jsou schopny bioluminiscence, jak bylo zmíněno na začátku textu.
Často, aby se určitý tvor rozsvítil, musí v jeho těle interagovat alespoň tři chemické sloučeniny: pigment luciferin, kyslík a enzym luciferáza. Ve skutečnosti k luminiscenci dochází, když luciferáza vede k reakci luciferinu a kyslíku. To vytváří nestabilní sloučeninu, která uvolňuje fotony světla, když opouštějí buňku. U některých druhů je nezbytnou složkou také molekula adenosintrifosfátu (ATP).
Schopnost bioluminiscence u rostlin dosud nebyla nalezena. Vyskytuje se však například mezi houbami, které v noci svítí jasně zeleně. Tento jev je charakteristický pro asi sto druhů hub žijících v mírných a tropických klimatických oblastech Země. A všechny září díky stejné biochemické srsti.Bioluminiscence je charakteristická také pro některé bakterie a prvoky, například dinoflageláty. Posledně jmenované jsou planktonní mořské organismy, jejichž bioluminiscence je regulována denními rytmy. Jejich záře začíná až v noci a hlavně jako reakce na mechanický podnět. Může to být mořská vlna nebo srážka s rybou, lodí nebo jinou překážkou.
Mnoho mořských živočichů má speciální orgány odpovědné za produkci světla. Říká se jim fotofory a jsou rozšířené u hlavonožců a ryb, které mají malé skvrny roztroušené po celém těle. Jsou to prohlubně v kůži zvířat a skládají se převážně z takových buněk – chromatoforů, které odrážejí světlo; fotocitiva, která produkují světlo; průhledné buňky na povrchu fotoforu, které propouštějí světlo. Právě díky takovým orgánům produkují světlo hlubinní žraloci, největší z obratlovců schopných bioluminiscence – žraloci černí (Dalatias licha).
Ale někdy mořští živočichové mají luminiscenci, která ve skutečnosti není jejich chyba. V tomto případě jejich luminiscenční orgány neobsahují fotocyty, ale symbiotické organismy schopné bioluminiscence. To platí pro ryby rybářské (Lophiiformes), u kterých se přední paprsek hřbetní ploutve proměnil v jakýsi rybářský prut, kterým lákají menší ryby. Jejich fotofory jsou vyplněny hlenem, ve kterém žijí bioluminiscenční bakterie
Organismy vypadají úžasně, ať už jsou zářivě barevné, fluorescenční nebo vytvářejí své vlastní světlo. Co ale taková vlastnost dává, kromě krásy? Tato otázka způsobila, že se nejeden vědec škrábal na hlavě.
Pro světlušky je důležitým aspektem komunikace hledání partnera k páření. A i když jsou případy biofluorescence v přírodě pro lidské oko často neviditelné, vědci vědí, že mnoho zvířat vidí lépe než my. Zbarvení tedy může ovlivnit chování a reprodukci zvířat. Například u stejných andulek jsou samci a samice v ultrafialovém světle zbarveni odlišně. A zdá se, že i na tom jim při výběru parťáka záleží.
Důvody fluorescence a bioluminiscence u mořských živočichů jsou víceméně jasné. Světlo hraje důležitou roli v životě různých mořských skupin, umožňuje jednotlivcům vzájemně komunikovat, najít partnery pro reprodukci a také hledat kořist.
Ale jakkoli to může znít zvláštně, taková zařízení mohou sloužit i jako maskování. To platí zejména v oceánském a mořském prostředí, protože se není kam schovat. A pokud se podíváte na mořské živočichy zespodu, pak je na pozadí více osvětlených povrchových vod jejich tmavé siluety prozradí dravcům. Když ale zmodrají, zejména na spodní straně těla, splývají s prostředím a stávají se méně nápadnými. Proto u bioluminiscenčních žraloků, jako u mnoha jiných takových ryb, září především spodní část těla.
U korálů, které mohou fluoreskovat v široké škále barev, může tato adaptace sloužit více funkcím, ačkoli vědci v tomto bodě stále nesouhlasí. Někteří věří, že fluorescence slouží k udržení života symbiotických dinoflagelátů, které vyžadují světlo pro fotosyntézu. V temných mořských hlubinách dokáže fluorescence zakrýt jeho nedostatek a v jasně osvětlených pobřežních vodách naopak může fluorofor absorbovat přebytečné ultrafialové záření, které může být pro symbionty destruktivní. Jiní vědci se domnívají, že fluorescence může mít roli v tom, jak ostatní vodní živočichové, zejména ryby, vidí korálové útesy.
Někteří vědci předpokládají, že fluorescence kvetoucích rostlin může přitahovat hmyz a podporovat lepší opylení. Tento efekt lze však využít i jinak. Zdá se, že masožravé rostliny jsou výrazně úspěšnější při lovu členovců, když vědci nezamaskují jejich modrou fluorescenci. I když se září hub není vše jasné, jedna z hypotéz říká, že přitahuje i hmyz a další organismy, které se houbami živí. Přestože je houba samotná poškozena, její požírači šíří spory plísní.
V důsledku toho existuje obrovské množství rostlin, zvířat a dalších organismů, které nelze zmínit v jednom textu, které manipulují se světlem pro své potřeby. Avšak alespoň v případě fluorescence nemá záře vždy praktické využití. Někdy je jen vedlejším produktem jiných důležitých procesů v těle a nemá praktické využití. Pokud to není zrovna nádhera.
