Doświadczenia z jesieni bioluminescencji • Ilya Wiener • Obraz naukowy z dnia "Elementy" • Chemia, mikologia

Doświadczenie z jesieni bioluminescencji

Fakt, że najprostsze grzyby mogą zajmować obszar dziesiątek hektarów, waży około 100 ton i żyją przez tysiące lat, wielu już wie, ale bardzo niewiele osób wie o ich zdolności do bioluminescencji. Na zdjęciu – poświata martwego drewna, rozłożona przez trawę (Armillaria sp.). To prawda, że ​​bez specjalnego sprzętu fotograficznego taki jasny, szmaragdowy blask nie jest widoczny, można zauważyć tylko wyblakłe zielonkawe odbicia w najciemniejszą noc. To zdjęcie zostało zrobione z bardzo długiej ekspozycji, więc kolor okazał się tak jasny.

Drewno jarzeniowe z grzybnią miodu agarowego (Armillaria sp.). Zdjęcie © Grigory Evtukh, Moscow Region, Zvenigorod Biological Station Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, lato 2015

Pierwsza wzmianka o bioluminescencji grzybów znajdujemy u Arystotelesa i rzymskiego naukowca Plinego Starszego, którzy zaobserwowali ten efekt i nazwali go "zimnym ogniem". Upiorna poświata stała się później znana na zachodzie jako "ognisko" – ta nazwa prawdopodobnie pochodzi od starożytnego francuskiego fois – "kłamstwo". W języku rosyjskim nie ma specjalnego terminu na to zjawisko. Blask znajduje się pod nazwą "foxfire" w wielu dziełach, na przykład w "The Adventures of Huckleberry Finn" Tom Sawyer użył go do oświetlenia tunelu.Jednak dopiero w 1823 r. Nawiązano połączenie pomiędzy blaskiem drewna (a mianowicie drewnianymi belkami podtrzymującymi używanymi do schronienia kopalni) a grzybnią, która w nich aktywnie rosła.

Ciało jesionowe o strukturze plastra miodu (Armillaria cf. mellea). Zdjęcie © Ilya Viner, Moskwa, Losiny Ostrov, wrzesień 2016

Ogólnie rzecz biorąc, na świecie są dziesiątki gatunków "świecących" grzybów. Czasami tylko podłoże świeci się grzybnią grzyba, tak jak w przypadku otwartego gruczołu, świeci, w innych gatunkach mogą również świecić same owocniki. W środkowym paśmie wszystkie gatunki z rodzaju są zdolne do bioluminescencji. Armillaria – te, które są popularnie nazywane jesiennymi grzybami miodowymi – oraz niektóre gatunki z rodzaju Mycena: epipterigia, haematopus, pura, stylobates (świecą się zarówno grzybnia, jak i owoce).

Nie tylko grzyby, ale także wiele innych żywych organizmów jest zdolnych do bioluminescencji. W większości przypadków światło jest emitowane z powodu reakcji chemicznej enzymatycznego utleniania lucyferyn, przeprowadzanej przez enzym lucyferazę. Nazwa "luciferin" pojawiła się pod koniec XIX wieku dzięki francuskiemu chemikowi Raphaëlowi Duboisowi, który badał mechanizm bioluminescencji świetlików i małży. Reagując z tlenem, lucyferyna zamienia się w wysokoenergetyczny produkt pośredni (zwany dalej HEI, skrót od angielskiego.wysokoenergetyczny produkt pośredni), który rozpada się wraz z uwolnieniem energii wystarczającej do utworzenia oksylucyferiny w stanie wzbudzonym elektronicznie w singlu; ten ostatni emituje światło widzialne.

Badania bioluminescencji stały się podstawą do dalszych postępów we współczesnej biologii – na przykład w wielu metodach sekwencjonowania DNA i RNA stosuje się znakowanie fluorescencyjne nukleotydów końcowych, chociaż, nawiasem mówiąc, to nie wszystko. Do niedawna mechanizm bioluminescencji był znany tylko dla owadów, bakterii i bezkręgowców morskich, ale nie dla grzybów. I wreszcie, ostatnie badania pokazują, że grzyby również wykorzystują system z lucyferyną, która, co jest bardzo ważne, nie jest związana z innymi znanymi lucyferynami. Tak więc, pomimo identycznej nazwy cząsteczek, mechanizm emisji światła z grzybów jest szczególny. Poprzednikiem lucyferyny grzybowej jest hispidyna (patrz Hispidin), jest ona utleniana przez zależny od NADPH enzym hispidine-3-hydroksylaza w obecności tlenu z wytworzeniem 3-hydroksy-disidyny, która jest grzybową lucyferyną. Następnie dochodzi do enzymatycznego utleniania tlenem do HEI, który z kolei oddziela cząsteczkę dwutlenku węgla od siebie i staje się grzybowym światłem emitującym oksylucepherynę.

Ogólny schemat bioluminescencji grzybów i syntezy oksylucyferyn. Rycina z artykułu Z. M. Kaskova i in., 2017. Mechanizm i modulacja barwy grzybowej bioluminescencji

Niemniej jednak nie jest całkowicie jasne, czy istnieje jakakolwiek funkcja biologiczna w bioluminescencji grzybów, czy jest to po prostu efekt uboczny metabolizmu. Aby rzucić światło na ten problem, zespół naukowców z Rosji, Brazylii i Japonii przeprowadził następujący eksperyment: naukowcy umieścili w lesie sztuczne grzyby wyposażone w zielone lampy LED, a dioda LED została wybrana do symulacji bioluminescencji lokalnego grzyba Neonotopanus gardneri. W wyniku eksperymentu odkryto, że światło przyciąga owady i inne stworzenia, które skutecznie rozprzestrzeniają zarodniki grzyba. Wykazano również, że Neonotopanus tylko świeci w nocy, co rzuca cień na wersję, że bioluminescencja jest jedynie produktem ubocznym metabolizmu. Ale dlaczego drewno jest oświetlone, rozłożone grzyby, wciąż nie jest jasne.

Zdjęcie © Grigory Evtukh, Moscow Region, Zvenigorod Biological Station Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, lato 2015.

Ilya Wiener


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: