Ánh sáng sống, phản ứng hóa học, tín hiệu biển sâu, đom đóm, sinh vật phù du phát sáng, luciferin, luciferase và tiến hóa
Phát quang sinh học
Phát quang sinh học là ánh sáng do sinh vật tạo ra bằng phản ứng hóa học. Nó giúp một số loài tìm bạn tình, dụ con mồi, đánh lạc hướng kẻ săn mồi, giao tiếp trong bóng tối và cho thấy hóa học, sinh thái học, tiến hóa có thể biến năng lượng thành tín hiệu nhìn thấy được.
Phát quang sinh học là gì
Phát quang sinh học là việc sinh vật tạo ra và phát ra ánh sáng. Ánh sáng có thể đến từ hóa học bên trong cơ thể, từ cơ quan chuyên biệt hoặc từ vi khuẩn cộng sinh sống cùng sinh vật đó. Nó khác với phản chiếu ánh trăng hay ánh nắng, và cũng khác huỳnh quang, vốn cần ánh sáng bên ngoài rồi phát lại ở bước sóng khác.
Hóa học của ánh sáng sống
Nhiều hệ phát quang dùng phân tử tạo sáng gọi là luciferin và protein hỗ trợ gọi là luciferase, dù phân tử cụ thể khác nhau giữa các loài. Oxy thường tham gia. Khi phản ứng giải phóng năng lượng, một phần năng lượng thoát ra dưới dạng photon mà ta nhìn thấy là ánh sáng.
Xuất hiện ở đâu
Phát quang sinh học có ở vi khuẩn, nấm, tảo hai roi, sứa, giun, giáp xác, mực, cá, cá mập và côn trùng như đom đóm. Nó đặc biệt phổ biến trong đại dương, nơi ánh sáng mặt trời giảm theo độ sâu và ánh sáng tự tạo trở thành tín hiệu mạnh.
Vì sao màu xanh lam-lục phổ biến
Nhiều sinh vật biển phát sáng xanh lam hoặc xanh lục vì các bước sóng này truyền xa hơn trong nước biển so với nhiều màu khác. Ánh sáng đỏ, cam và vàng bị hấp thụ nhanh hơn, nên ánh sáng xanh lam-lục hữu ích cho tín hiệu xa, ngụy trang và tương phản thị giác ở biển khơi, biển sâu.
Sinh vật dùng nó thế nào
Phát quang có thể thu hút bạn tình, dụ con mồi, làm kẻ săn mồi giật mình, chiếu sáng vật gần đó hoặc che đường viền cơ thể khi nhìn từ dưới lên. Một số mực và tôm phóng mây sáng làm mồi nhử; sinh vật phù du nhỏ lóe sáng khi bị khuấy động, tạo sóng lấp lánh ban đêm.
Phát quang và cộng sinh
Không phải mọi động vật phát sáng đều tự tạo toàn bộ ánh sáng. Một số loài nuôi vi khuẩn phát sáng trong cấu trúc chuyên biệt, cung cấp thức ăn và chỗ ở cho chúng. Vi khuẩn tạo ánh sáng, còn vật chủ dùng ánh sáng để ngụy trang, ra tín hiệu hoặc săn mồi.
Cách nhà khoa học nghiên cứu
Các nhà nghiên cứu dùng camera ánh sáng yếu, tàu lặn, robot điều khiển từ xa, hóa học phòng thí nghiệm, di truyền học và quan sát hành vi. Công việc khó vì nhiều sinh vật phát sáng sống ở môi trường sâu hoặc mong manh, và đèn sáng của con người có thể làm đổi hành vi trước khi ghi lại.
Vì sao quan trọng
Phát quang sinh học quan trọng vì nó cho thấy sự sống thích nghi với bóng tối và biến hóa học thành giao tiếp. Nó giúp hiểu hệ sinh thái biển sâu, quan hệ săn mồi, tiến hóa và cộng sinh. Các công cụ phát quang cũng được dùng trong nghiên cứu và y học để theo dõi gen, tế bào, nhiễm trùng và quá trình sinh học.