|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Биолюминесценция | Биолюминесценция (далее Б) (от био... и люминесценция), видимое свечение организмов, связанное с процессами их жизнедеятельности; наблюдается у нескольких десятков видов бактерий, низших растений (грибов), у некоторых беспозвоночных животных (от простейших до насекомых включительно), у рыб. Б более широко распространена среди обитателей морей и океанов. Здесь светящиеся организмы иногда размножаются в таком количестве, что вызывают свечение моря. У многих организмов (бактерии, простейшие, ракообразные, грибы и др.) свечение происходит постоянно и непрерывно, если в окружающей среде есть У других Б происходит отдельными вспышками и связана с условиями жизнедеятельности (голод, период размножения и др.). Биологическое значение Б различно. Так, у светящихся насекомых вспышки Б служат сигналом, позволяющим самцам и самкам находить друг друга; у ряда глубоководных рыб - для освещения и приманки добычи; у каракатицы - для защиты от хищников (путем выбрасывания светящейся жидкости) и др. Многие животные имеют сложно устроенные свечения органы. В некоторых случаях источником Б животного являются светящиеся бактерии-симбионты (например, т. н. несамостоятельное свечение ряда рыб).
По механизму Б относится к хемолюминесценции: свечение возникает при ферментативном окислении воздуха специфических веществ люциферинов. За счет освобождаемой при этом энергии часть молекул люциферина переходит в возбужденное состояние, при возвращении в основное состояние они испускают свет. Люциферины, как и ферменты (люциферазы), катализирующие их окисление, различны у организмов разных видов. Так, например, у бактерий люциферином служит флавинмононуклеотид (рибофлавин-5-фосфат) - кофермент ряда окислително-восстановительных ферментов. Общее свойство всех люциферинов - способность давать интенсивную флуоресценцию. Выделенный в виде люциферин может быть окислен и путем, но при этом, в отличие от ферментативного окисления в организме, энергия выделяется в виде тепла, а не квантов света.
По степени сложности различают 3 системы Б организмов. Простейшая, состоящая только из люциферина и люцеферазы, имеется у Cypridina (этот рачок испускает сине-зеленый свет с максимальной длиной волны 440-460 нм), у рыбы Argon и др. Более сложна светящаяся система бактерий. Здесь, кроме люциферина и люциферазы, имеется еще длинноцепочечный альдегид, т. е. соединение типа
где R прямая углеводородная цепочка содержащая от 7 до 14 Упрощенная схема реакции Б в этом случае имеет следующий вид:
(Здесь ФМН - окисленная форма флавинмононуклеотида, ФМН · 2 - его восстановленная форма, Е - фермент люцифераза.) Бактерии испускают зеленый свет с максимальной длиной волны около 560 нм. Наиболее сложна система Б у насекомых, например светляков. Их органы Б испускают вспышки желто-зеленого света (около 560 нм.), вызываемые нервными импульсами. Кроме люциферина и люциферазы, для реакции Б насекомым необходимы АТФ (см. Аденозинфосфорные кислоты) и Энергия, освобождающаяся при гидролизе АТФ (см. Биоэнергетика), видимо, активирует люциферин-люциферазную систему и обеспечивает окисление люциферина с испусканием света. В отсутствии АТФ эта система не работает.
Предполагают (американский ученый У. Д. Мак-Элрой и др., 1962), что Б возникла на стадии перехода от анаэробных форм жизни к аэробным, т. е. когда в первоначальной атмосфере Земли начал накапливаться Вероятно, для существовавших тогда анаэробных организмов был токсичен и преимущество получили организмы, способные быстро восстанавливать его. При этом в ряде случаев выделение энергии в световой форме было выгоднее, чем в тепловой. У простейших биолюминесцирующих форм энергия, освобождающаяся при окислении субстратов, выделялась в форме света или тепла, т. е. пропадала без пользы для организма. Поэтому в ходе дальнейшей эволюции получили преимущество организмы, у которых возник механизм аккумуляции энергии (см. Фосфорилирование окислительное). С появлением таких форм окислительные люминесцентные реакции уже не давали преимуществ при естественном отборе и даже становились вредными. Однако в результате вторичных эволюционных процессов Б могла сохраниться как рудиментарный признак у отдельных, не связанных друг с другом групп организмов, у которых она приобрела иные функции, например функции полового сигнала у светляков.
Лит.: Тарасов Н. И., Свечение моря, М., 1956; Мак-Элрой У. Д. и Зелигер Г. Г., Происхождение и эволюция биолюминесценции в кн.: Горизонты биохимии, пер. с англ. М., 1964. Б, (Сб. ст.), М., 1965; Биоэнергетика и биологическая спектрофотометрия, М., 1967.
Л. А. Тумерман.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
