Biyolüminesans Genel Bakış

Biyolüminesans, bir organizmanın vücudunda ışık enerjisi üreten kimyasal bir reaksiyon yoluyla gerçekleşir . Bir reaksiyonun gerçekleşmesi için, bir türün oksijenle reaksiyona girdiğinde ışık üreten bir molekül olan lüsiferin içermesi gerekir. Reaksiyona ev sahipliği yapan hayvana bağlı olarak değişen farklı lüsiferin türleri vardır. Birçok organizma ayrıca reaksiyonu hızlandırmaya yardımcı olan katalizör lüsiferazı da üretir.

Hayvanlar, yemek veya eş bulma gibi anlık ihtiyaçlarına bağlı olarak kimyalarını ve beyin süreçlerini düzenleyerek ne zaman ışık saçacaklarını yakından kontrol edebilirler. Bazı organizmalar, lüsiferini oksijenle birleştirerek “fotoprotein” adı verilen, önceden paketlenmiş bir biyolüminesans bombası gibi bir yapı oluştururlar ve bu yapı, belirli bir iyon (genellikle kalsiyum) mevcut olduğu anda ışık saçmaya hazırdır. Hatta ışıkların yoğunluğunu ve rengini bile seçebilirler. 

Biyolüminesans birçok deniz organizmasında bulunur: bakteri, alg, denizanası, solucan, kabuklu deniz hayvanları, deniz yıldızları, balıklar ve köpekbalıkları bunlardan sadece birkaçıdır. Sadece balıklarda bile, ışık saçan yaklaşık 1500 bilinen tür vardır. Bazı durumlarda, hayvanlar ışık saçma yeteneği kazanmak için bakteri veya diğer biyolüminesan canlıları bünyelerine alırlar. Örneğin, Hawaii kısa kuyruklu kalamarının, doğumundan birkaç saat sonra biyolüminesan bakteriler tarafından kolonize edilen özel bir ışık organı vardır. Ancak genellikle, hayvanın kendisi biyolüminesansı üreten reaksiyon için gerekli kimyasalları içerir. Biyolüminesans gösteren türlerin sayısı ve ışık üreten kimyasal reaksiyonlardaki çeşitlilik, biyolüminesansın birçok kez evrimleştiğinin kanıtıdır – en az 40 ayrı kez! Araştırmalar yeni keşifler yaptıkça bu sayı artmaya devam ediyor. 2018’de bilim insanları, ışın yüzgeçli balıkların kendilerinin 27 ayrı kez biyolüminesans geliştirdiğini keşfettiler . Bu, daha önce bilinen birkaç evrimleşmeden oldukça büyük bir artıştır.

Derin deniz hayvanlarının çoğu biyolüminesans ışık üretir, ancak bu fenomen sadece derin denizlerle sınırlı değildir: en sık görülen gözlemlerden biri okyanus yüzeyinde gerçekleşir. Tek hücreli dinoflagellatlar gibi birçok küçük planktonik yüzey canlısı biyolüminesans özelliğine sahiptir. Koşullar uygun olduğunda, dinoflagellatlar su yüzeyinde yoğun tabakalar halinde çoğalarak okyanusun gündüzleri kırmızımsı kahverengi bir renk almasına ve geceleri dalgalarda hareket ederken ışıltılı bir parlaklık kazanmasına neden olur. Dinoflagellatlar diğer hayvanlar için zehirli olduğunda, bu olaylara zararlı alg patlamaları (HAB’ler) denir. Yenildiklerinde, zehirli dinoflagellatlar daha büyük balıklarda ve filtreyle beslenen kabuklu deniz ürünlerinde yüksek konsantrasyonlarda birikir. Ve daha sonra deniz memelileri veya insanlar bu organizmaları yediğinde, hastalığa hatta ölüme neden olabilir. 

Işık, dalga boyları olarak bilinen farklı şekillerde dalgalar halinde hareket eder ve bu dalga boyları ışığın rengini belirler. Dalgalar gözlerimize çarptığında, beyin tarafından dalga boylarına bağlı olarak renklere dönüştürülürler . Gözlerimizin görebildiği dalga boyları “görünür ışık spektrumu” olarak bilinir ve bu spektrumdaki tüm renkleri, karada havada ilerlerken görebiliriz. Ancak ışık su altında farklı şekilde hareket eder çünkü daha uzun dalga boyları o kadar uzağa gidemez. Okyanusta üretilen biyolüminesansın çoğu mavi-yeşil ışık biçimindedir. Bunun nedeni, bu renklerin daha kısa dalga boylu ışık olması ve hem sığ hem de derin sularda hareket edebilmesidir (ve dolayısıyla görülebilmesidir). Güneşten gelen daha uzun dalga boylu ışık (örneğin kırmızı ışık) derin denize ulaşmaz. Bu nedenle birçok derin deniz hayvanı kırmızıdır: bu, görünmez olmakla aynı şeydir. Dahası, mevcut olmadığı için birçok derin deniz hayvanı onu tamamen görme yeteneğini kaybetmiştir. Bununla birlikte, ejderha balığı ( Malacosteus ) da dahil olmak üzere bazı hayvanlar kırmızı ışık yaymak ve görmek için evrimleşmiştir . Derin denizde kendi kırmızı ışıklarını üreterek, kırmızı renkli avları görebiliyor, iletişim kurabiliyor ve hatta diğer ejderha balıklarına avlarını gösterebiliyorlar; bu sırada diğer şüphelenmeyen hayvanlar, kaçmak için bir uyarı olarak algıladıkları kırmızı ışıkları göremiyorlar.

Hayvanlar, avlarını ağızlarına doğru çekmek veya yakındaki alanı aydınlatarak bir sonraki öğünlerini daha iyi görebilmek için ışıklarını kullanabilirler. Bazen cezbedilen avlar, Stauroteuthis ahtapotunun gagası etrafındaki biyolüminesansa çekilen küçük planktonlar olabilir . Ancak ışık daha büyük hayvanları da kandırabilir. Balinalar ve kalamarlar, kurabiye kesici köpekbalığının parlayan alt tarafına çekilir ve köpekbalığı, hayvanlar yaklaştığında onları ısırır. Derin deniz fener balığı, parlayan bakterilerle aydınlatılan sallanan biyolüminesan bıyığıyla avını doğrudan ağzına çeker.

Hayvanların sadece yiyecek aramak ve çekmek için değil, biyolüminesans yoluyla eş çekmek için de harekete geçmeleri gerekir. Küçük bir kabuklu olan Karayip ostrakodunun erkekleri, dişileri çekmek için üst dudaklarında biyolüminesans sinyalleri kullanır . Syllid ateş solucanları deniz tabanında yaşar, ancak dolunayla birlikte açık suya geçerler ve Odontosyllis enopla gibi bazı türlerin dişileri, daireler çizerek hareket ederken erkekleri çekmek için biyolüminesans kullanırlar. Bu parlayan solucanların, Kristof Kolomb’un Yeni Dünya’ya gelişini karşılamaya bile yardımcı olmuş olabileceği düşünülmektedir. Fener balığı, fener balığı ve midilli balığının da erkek ve dişileri ayırt etmek veya çiftleşmek için iletişim kurmak amacıyla parladığı düşünülmektedir. 

Hayvanlar genellikle yaklaşan bir avcıyı korkutmak için güçlü bir biyolüminesans parlaması kullanırlar. Parlak sinyal, avcıyı şaşırtabilir ve dikkatini dağıtarak hedefinin nerede olduğu konusunda kafa karışıklığına neden olabilir. Küçük kopepodlardan daha büyük vampir kalamarlara kadar, bu taktik derin denizlerde çok faydalı olabilir. “Yeşil bombacı” solucan ( Swima bombiviridis ) ve poliket ailesinden dört benzer solucan türü, tehlike altında olduklarında vücutlarından biyolüminesans bir “bomba” salarlar . Bu derin deniz solucanları deniz dibine yakın yaşarlar ve yalnızca 2009 yılında keşfedildiler. Octopoteuthis deletron gibi bazı hayvanlar, biyolüminesans kollarını bile ayırırlar ve bu kollar avcılarına yapışarak muhtemelen dikkatlerini dağıtır. Tüm bu kargaşa, daha büyük avcıları olay yerine çeken bir hırsız alarmı görevi de görebilir. Bazı durumlarda, bir avcı avından sadece bir ısırık alabilir ve kanıt midesinin içinden parlamaya devam edebilir.

Biyolüminesans, karşı aydınlatma kullanılarak kamuflaja yardımcı olmak için de kullanılabilir . Hayvanın alt tarafındaki fotoforlar, yüzeyden gelen loş ışıkla eşleşerek, aşağıdan av arayan avcıların ne aradıklarını görmelerini zorlaştırır. 

Biyolüminesans gösteren hayvanlar için bu, iletişim kurma ve avlanmaktan veya zarar görmekten korunma meselesidir. Ancak insanlar için, biyolüminesansın ürettiği güzel renkler ve ışık, birer sanat eseri olabilir.

2012 yılında Ulusal Doğa Tarihi Müzesi’nde açılan geçici bir sergi, sanat ve bilim arasındaki bu bağlantıları inceledi. Sanatçı Shih Chieh Huang, müzenin karanlık alanında, ışıklandırıldığında derin denizde yüzüyormuş gibi görünen asılı enstalasyonlar yarattı . Bazı sanatçılar , parlayan tek hücreli organizmalarla dolu petri kaplarıyla canlı çizimler veya tüm sergiler oluşturmak için bakterilerin kendisini kullanıyor .

Siz de kendi biyolüminesans sanat eserlerinizi yaratabilirsiniz !

Biyolüminesans, araştırmacılar tarafından okyanus ve gizemleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için de bir araç olarak kullanılabilir. Biyolüminesans konusunda uzmanlaşmış bir bilim insanı olan Edie Widder, dev kalamarı ilk kez filme almaya çalışan bir grupla birlikteydi. Dev kalamarın, sahte bir kalamarı yemek istemesinden değil, yanıp sönen ışığın “hırsız alarmı” gibi yakınlarda daha büyük bir av olabileceği anlamına gelebileceğinden şüpheleniyordu. Teorisi doğru çıktı. 2012’de ilk kez canlı bir dev kalamar filme alındı !

Kaynak: https://ocean.si.edu/ocean-life/fish/bioluminescence