Za teplých nocí koncem června – začátkem července můžete při procházce po okraji lesa v trávě vidět jasně zelená světla, jako by někdo rozsvítil malé zelené LED diody. Letní noci jsou krátké, na tuto podívanou se můžete dívat jen pár hodin. Pokud ale shrabete trávu a posvítíte si baterkou na místo, kde hoří světlo, můžete vidět nenápadný červovitý segmentový hmyz, jehož konec břicha září zeleně. Takhle vypadá samička světluška (Lampyris noctiluca). Lidé mu říkají Červ Ivanov, Červ Ivanovo kvůli víře, že se poprvé v roce objevuje v noci Ivana Kupaly. Pouze samice čekající na samce na zemi nebo vegetaci jsou schopny vyzařovat jasné světlo; samci prakticky nevyzařují světlo. Sameček světlušky vypadá jako obyčejný normální brouk s tvrdými kryty křídel, zatímco samice v dospělosti zůstává podobná larvě a nemá vůbec žádná křídla. Světlo se používá k přilákání samce. Speciální orgán, který vyzařuje světlo, se nachází na posledních segmentech břicha a má velmi zajímavou strukturu: je zde spodní vrstva buněk. obsahující velké množství krystalů močoviny a působí jako zrcadlo odrážející světlo. Samotnou světélkující vrstvou prostupují průdušnice (pro přístup kyslíku) a nervy. Světlo vzniká oxidací speciální látky – luciferinu, za účasti ATP. Pro světlušky je to velmi účinný proces, probíhající s téměř 100% účinností, veškerá energie jde do světla, prakticky se nevytváří žádné teplo. A teď o tom všem trochu podrobněji.
Světluška obecná (Lampyris noctiluca) je členem rodiny světlušek (Lampyridae) řád brouků (Coleoptera, Coleoptera). Samci těchto brouků mají doutníkové tělo dlouhé až 15 mm a poměrně velkou hlavu s velkými polokulovitými očima. Létají dobře. Samice svým vzhledem připomínají larvy, mají červovité tělo dlouhé až 18 mm a jsou bezkřídlé. Světlušky lze spatřit na okrajích lesů, vlhkých pasekách, na březích lesních jezer a potoků.
Hlavní v každém slova smyslu jsou jejich svítící orgány. U většiny světlušek jsou umístěny v zadní části břicha, připomínající velkou baterku. Tyto orgány jsou uspořádány podle principu majáku. Mají jakousi „lampu“ – skupinu fotocytických buněk, propletených s průdušnicí a nervy. Každá taková buňka je naplněna „palivem“, což je látka luciferin. Když světluška dýchá, vzduch se dostává průdušnicí do světélkujícího orgánu, kde dochází k oxidaci luciferinu vlivem kyslíku. Při chemické reakci se uvolňuje energie ve formě světla. Skutečný maják vždy vyzařuje světlo správným směrem – směrem k moři. Světlušky také v tomto ohledu nezůstávají pozadu. Jejich fotocyty jsou obklopeny buňkami naplněnými krystaly kyseliny močové. Plní funkci reflektoru (zrcadlového odrazu) a umožňují neplýtvat drahocennou energií nadarmo. O úsporu peněz by však tento hmyz možná ani nestál, protože produktivitu jejich svítících orgánů by jim mohl závidět kdejaký technik. Účinnost světlušek dosahuje fantastických 98%! To znamená, že se vyplýtvá pouze 2 % energie a u lidských výtvorů (auta, elektrospotřebiče) se plýtvá 60 až 96 % energie.
Na žhavicí reakci se podílí několik chemických sloučenin. Jedním z nich, odolným vůči teplu a přítomným v malém množství, je luciferin. Další látkou je enzym luciferáza. Pro žhavicí reakci je také nutná kyselina adenosintrifosforečná (ATP). Luciferáza je protein bohatý na sulfhydrylové skupiny.
Světlo vzniká oxidací luciferinu. Bez luciferázy je rychlost reakce mezi luciferinem a kyslíkem extrémně nízká, katalýza luciferázy její rychlost výrazně zvyšuje. ATP je vyžadován jako kofaktor.
Světlo vzniká, když oxyluciferin přechází z excitovaného stavu do základního stavu. V tomto případě je oxyluciferin spojen s molekulou enzymu a v závislosti na hydrofobnosti mikroprostředí excitovaného oxyluciferinu se emitované světlo u různých typů světlušek liší od žlutozeleného (s hydrofobnějším mikroprostředím) po červené (s méně hydrofobní). Faktem je, že v polárnějším mikroprostředí se část energie rozptýlí. Luciferázy z různých světlušek generují bioluminiscenci s maximy od 548 do 620 nm. Obecně je energetická účinnost reakce velmi vysoká: téměř veškerá reakční energie se přemění na světlo bez vyzařování tepla.
Všichni brouci obsahují stejný luciferin. Luciferázy se naopak mezi druhy liší. Z toho vyplývá, že změna barvy záře závisí na struktuře enzymu. Jak ukázaly studie, teplota a pH prostředí mají významný vliv na barvu záře. Na mikroskopické úrovni je luminiscence charakteristická pouze pro cytoplazmu buněk, zatímco jádro zůstává tmavé. Záře je vyzařována fotogenickými granulemi umístěnými v cytoplazmě. Při zkoumání čerstvých řezů fotogenických buněk pod ultrafialovými paprsky lze tyto granule detekovat podle jejich další vlastnosti, fluorescence, která závisí na přítomnosti luciferinu.
Kvantový výtěžek reakce ve srovnání s klasickými příklady luminiscence je neobvykle vysoký, blíží se jednotě. Jinými slovy, na každou molekulu luciferinu účastnící se reakce je emitováno jedno kvantum světla.
Světlušky jsou dravci, živí se hmyzem a měkkýši. Larvy světlušek vedou toulavý život, jako larvy střevlíků. Larvy se živí drobnými bezobratlými živočichy, především suchozemskými měkkýši, v jejichž schránkách se často ukrývají.
Dospělí brouci se nekrmí a brzy po páření a kladení vajíček hynou. Samička klade vajíčka na listy nebo na zem. Brzy z nich vylézají černé larvy se žlutými skvrnami. Hodně jedí a rychle rostou a mimochodem také září. Začátkem podzimu, ještě za tepla, vylézají pod kůru stromů, kde tráví celou zimu. Na jaře vylezou z úkrytu, několik dní se vykrmí a pak se zakuklí. Po dvou týdnech se objevují mladé světlušky.
Při pohledu na jasné blikání světlušek od pradávna lidé přemýšleli, proč je nevyužít k užitečným účelům. Indiáni je připevňovali k mokasínům, aby osvětlovali cesty a odháněli hady. První osadníci v Jižní Americe používali tyto brouky jako osvětlení pro své chatrče. V některých osadách se tato tradice zachovala dodnes.
