CP v2

Tag: Bioliuminescencija

  • Giliai gyvenantis pelikaninis ungurys: kaip žuvis išplečia nasrus plačiau už galvą

    Giliavandenė žuvis pelikaninis ungurys (Eurypharynx pelecanoides) mokslui žinoma nuo 1882 metais, tačiau žmonės ją pamato itin retai. Taip nutinka todėl, kad šis gyvūnas daugiausia gyvena 500–3 000 metrų gylyje, kur beveik nepasiekia saulės šviesa.

    Tokiose gelmėse sąlygos ekstremalios: didžiulis slėgis, šaltis ir nuolatinė tamsa lemia, kad gyvūnai evoliuciškai prisitaiko labai specifiškai. Pelikaninis ungurys yra vienas iš tų rūšių, kurios išgyvena pasitelkdamos ne greitį, o energetiškai „taupią“ medžioklės strategiją.

    Ryškiausias pelikaninio ungurio bruožas – neįprastai dideli, išsitempiantys nasrai ir gerklės sritis, galinti veikti kaip talpus „maišas“. Kai burna neišpūsta, žuvis atrodo ilga ir plona, primenanti ungurį, o judėdama banguoja visu kūnu.

    Manoma, kad toks sandaros sprendimas padeda pasinaudoti reta proga pasimaitinti: gelmėse grobis pasitaiko ne taip dažnai, todėl svarbu sučiupti kuo daugiau, kai tik pavyksta. Kartu su grobiu žuvis įsiurbia ir nemažai vandens, kuris vėliau pašalinamas per žiaunas.

    Pelikaniniai unguriai dažniausiai būna tamsios spalvos, o kai kurių individų kūne matoma šviesesnė juosta. Uodegos gale gali pasirodyti rausvas ar rožinis švytėjimas, siejamas su bioliuminescencija – reiškiniu, kai gyvūnai patys skleidžia šviesą.

    Gyliau nei 1 000 metrų beveik vienintelis „apšvietimas“ vandenyne kyla būtent iš bioliuminescencinių organizmų. Toks švytėjimas gali padėti klaidinti plėšrūnus, bendrauti su tos pačios rūšies individais ar vilioti smulkius gyvūnus, nors tiksli konkrečių signalų paskirtis ne visada aiški.

    Šiai rūšiai būdingos ir kitos netipinės savybės: pelikaninis ungurys neturi plaukiojimo pūslės, o jo kūnas pritaikytas ne staigiems šuoliams, bet lėtam judėjimui. Dėl to jis laikomas prastesniu plaukiku nei daugelis kitų giliavandenių plėšrūnų.

    Dar viena detalė – gana mažos akys, kurios, tikėtina, yra prisitaikymas prie nuolatinės tamsos, kur regėjimas vis tiek turi ribotą reikšmę. Dalis giliavandenių žuvų turi dideles akis, tačiau pelikaninis ungurys, panašu, labiau remiasi kitais jutimais ir „progos“ medžiokle.

    Mokslininkai apie šią rūšį vis dar žino palyginti nedaug, nes stebėti ją natūralioje aplinkoje sudėtinga ir brangu. Skelbiama, kad pelikaninio ungurio kūno ilgis dažniausiai siekia iki maždaug 80 centimetrų, o jo gyvenimo trukmė kol kas nėra patikimai nustatyta.

  • Ši giliavandenė akula švyti 500 metrų gylyje: mokslininkai aiškina, kam jai toks „prožektorius“

    Giliavandenė akula, gyvenanti maždaug 480–540 metrų gylyje, gali švytėti beveik viso kūno paviršiumi. Jos oda nusėta milijonais šviesą skleidžiančių organų, vadinamų fotoforais, kurie leidžia gyvūnui generuoti bioliuminescenciją beveik be išorinio apšvietimo.

    Tokioje zonoje saulės šviesos beveik nelieka, todėl daugeliui jūrų gyvūnų švytėjimas tampa išlikimo priemone. Dažniausiai šviesa skleidžiama iš apatinės kūno dalies, kad iš apačios žiūrint siluetas susilietų su blankiu švytėjimu iš viršaus ir plėšrūnams būtų sunkiau jį atskirti.

    Tyrėjai, analizavę kelių individų švytėjimo intensyvumą, nustatė, kad jis labai artimas aplinkos šviesos lygiui tame gylyje, kuriame akulos buvo aptiktos. Tai rodo, kad švytėjimas gali būti „suderinamas“ su fonu ir veikti kaip natūrali maskuotė.

    Vis dėlto šios rūšies elgsena leidžia manyti, kad vien maskuotės nepakanka paaiškinti tokį šviesos „įrangos“ mastą. Kadangi akula dažnai medžioja grobį, esantį aukščiau jos, jai svarbu būti nepastebimai ne tik plėšrūnams, bet ir potencialiai aukai.

    Mokslininkų dėmesį patraukė ne vien intensyvumas, bet ir šviesos kryptis. Vertinant iš apačios, švytėjimas gali slėpti kūno kontūrus, tačiau kartu šviesa, sklindanti plačiu kampu į šonus, gali apšviesti artimą aplinką ir padėti greičiau pastebėti grobį.

    Taip bioliuminescencija galėtų atlikti dvi funkcijas vienu metu: sumažinti akulos matomumą ir kartu veikti kaip savotiškas apšvietimas, padedantis orientuotis medžioklėje. Tyrėjai atkreipia dėmesį, kad tokiam paaiškinimui svarbi ir švytėjimo spalva, kuri šiai rūšiai gali būti kiek žalesnė nei kitų anksčiau tirtų švytinčių akulų.

    Žalesnis bioliuminescencijos tonas gali padėti geriau susilieti su jūros vandens dalelėmis, įskaitant daleles, siejamas su chlorofilu. Toks foninis „triukšmas“ vandenyje gali tapti papildomu priedangos sluoksniu, ypač ten, kur šviesa iš viršaus jau yra labai silpna.

    Šis atradimas papildo mokslininkų supratimą apie tai, kaip giliavandeniai gyvūnai išnaudoja šviesą ne tik gynybai. Pastaraisiais metais daugėjant giliavandenių tyrimų ir tobulėjant stebėjimo įrangai, vis dažniau fiksuojama, kad bioliuminescencija gali būti aktyvi medžioklės strategijos dalis, o ne vien pasyvi maskuotė.

  • Mįslingi vandenyno blyksniai šimtmečius vedė jūreivius: mokslininkai vis dar neturi atsakymo

    Mįslingi vandenyno blyksniai šimtmečius vedė jūreivius: mokslininkai vis dar neturi atsakymo

    Ramiojo vandenyno salynuose šimtmečius pasakojama apie keistą reiškinį, vadinamą te lapa: šviesos blyksnius ar švytinčias juostas, pasirodančias virš vandens arba vos po jo paviršiumi. Jūreiviai tvirtino, kad šie blyksniai tarsi „rodo“ kryptį į netoliese esančias salas, todėl galėjo tapti natūraliu orientyru naktinėse kelionėse.

    Skirtingai nei įprastas žaibas, te lapa dažnai stebimas be audrų, trumpai ir staigiai, o šviesos ruožai, liudininkų teigimu, juda horizontaliai. Šis neatitikimas ilgai kėlė abejonių, ar reiškinys apskritai gali būti susijęs su atmosferos išlydžiais.

    Kas yra te lapa?

    Viena reiškinį nuosekliai fiksavusių tyrėjų – antropologė Marianne George, 1990-aisiais dalyvavusi ekspedicijose su Taumako salos navigatoriumi Alikiu Koloko Kaveia. Ji ne kartą teigė pati mačiusi blyksnius, tačiau net ir stebint iš arti nepavyko patikimai nustatyti fizinio šaltinio.

    Anksčiau te lapa aprašė ir Naujosios Zelandijos jūrininkas bei tyrėjas Davidas Lewisas, knygos „We, the Navigators“ autorius. Jo darbai prisidėjo prie požiūrio pokyčio: polineziečių kelionės tarp salų vis dažniau laikomos ne atsitiktinumu, o sudėtingos navigacijos sistemos rezultatu, paremtu žvaigždėmis, bangomis, vėjais, paukščiais ir kitais gamtos signalais.

    Bioliuminescencija ar „povandeninis žaibas“?

    Ilgą laiką labiausiai tikėtinu paaiškinimu laikyta bioliuminescencija – šviesa, kurią skleidžia kai kurie jūrų organizmai. Vis dėlto liudininkų aprašymai ne visada atitiko gerai žinomą švytinčio planktono efektą, kai po laivo korpusu ar banguojant vandeniui lieka šviesos „pėdsakas“.

    Naują impulsą diskusijai suteikė Harvardo universiteto fizikas Johnas Huthas, laboratorijoje atlikęs bandymus su švytėti galinčiais vienaląsčiais organizmais – dinoflagelatais. Sukūrus bangavimą, panašų į judančių žuvų ar staigių slėgio pokyčių poveikį, vandenyje susidarė ilgos melsvos šviesos juostos, kurios savo forma priminė te lapa aprašymus.

    Kita hipotezių kryptis sieja reiškinį su geologiniais procesais Ramiojo vandenyno Ugnies žiede, kur aktyvūs povandeniniai ugnikalniai ir hidroterminiai šaltiniai. Pastaraisiais metais giliavandeniai tyrimų aparatai šalia hidroterminių versmių fiksavo vietinius elektrinių parametrų pokyčius, o tai paskatino svarstymus apie trumpus povandeninius išlydžius.

    Tokį aiškinimą apsunkina faktas, kad sūrus vanduo gerai laidus elektrai, todėl dideli krūviai turėtų sunkiai kauptis. Vis dėlto kai kurie modeliai daro prielaidą, kad specifinėse sąlygose izoliaciniu „barjeru“ gali tapti dujų burbuliukai, staigūs temperatūros gradientai ar mineralų prisotinti hidroterminiai pliūpsniai, leidžiantys energijai trumpam susikaupti ir staiga išsikrauti.

    Kodėl paslaptis vis dar neišspręsta?

    Tyrėjai pabrėžia, kad te lapa gali būti ne vienas mechanizmas, o kelių veiksnių sutapimas. Tarp svarstomų paaiškinimų minima ir tai, kad bangos, atsispindinčios nuo salų, rifų ar seklumų, gali sutelkti šviesą panašiai kaip lęšis, o tektoninė veikla galėtų keisti vietinius elektromagnetinius laukus.

    Kol kas nė vienos hipotezės nepavyko patvirtinti taip, kad ji vienodai gerai paaiškintų visas liudijimų detales: staigų atsiradimą, judėjimo kryptį ir ryškumą. Dėl to te lapa išlieka vienu įdomiausių pavyzdžių, kaip tradiciniai jūriniai pasakojimai kartais aplenkia mokslą, o atsakymai slypi tarp biologijos, fizikos ir geologijos.

  • Mįslinga švytinti jūra stebina 400 metų: mokslininkai atskleidė, kas ją sukelia

    Mįslinga švytinti jūra stebina 400 metų: mokslininkai atskleidė, kas ją sukelia

    Kas yra pieno jūros?

    Jūrininkų žurnaluose pasakojimai apie švytintį vandenyną aptinkami mažiausiai keturis šimtmečius. Aprašymai kartojasi: milžiniški plotai naktį atrodo tarsi padengti sniegu ar skystu sidabru.

    Skirtingai nuo įprastos bioliuminescencijos, kai šviesos blyksniai pasirodo bangose ar judant gyvūnams, vadinamosios pieno jūros švyti tolygiai. Tai vientisas, švelnus švytėjimas, galintis nusidriekti per tūkstančius kvadratinių kilometrų.

    Ką pavyko sužinoti mokslui

    Nors per maždaug 400 metų užfiksuota apie 400 pranešimų, tiesioginių tyrimų ilgą laiką trūko. Pagrindinė problema paprasta: reiškinys retas ir dažniausiai pasirodo atvirame vandenyne, toli nuo krantų.

    Proveržis įvyko 1985 metais, kai tyrėjams pavyko paimti vandens mėginius iš švytinčios zonos. Analizė parodė itin didelę bioliuminescencinių bakterijų Vibrio harveyi koncentraciją, todėl būtent jos laikomos pagrindiniu švytėjimo šaltiniu.

    Vis dėlto svarbiausia mįslė išlieka: kodėl milžiniški kiekiai bakterijų ima švytėti sinchroniškai ir suformuoja tokio dydžio tolygiai spindintį paviršių. Mokslininkai svarsto, kad tai gali būti susiję su bakterijų tarpusavio komunikacija ir aplinkos sąlygomis, tačiau vieno patvirtinto mechanizmo kol kas nėra.

    Kur reiškinys pasitaiko dažniausiai ir kaip jį gaudo palydovai

    Istoriniai duomenys rodo, kad pieno jūros dažniau registruojamos Arabijos jūroje ir Pietryčių Azijos regionuose. Tyrėjai įtaria, kad svarbų vaidmenį gali turėti didelio masto klimato svyravimai, tokie kaip Indijos vandenyno dipolis ir El Ninjo–Pietų osciliacija.

    Pastaraisiais metais situaciją pakeitė palydoviniai stebėjimai: NASA ir NOAA naudojami VIIRS instrumentai geba fiksuoti labai silpną naktinį vandenyno švytėjimą. 2012–2021 metais iš kosmoso identifikuota 12 tokių įvykių, o vieno 2019 metais užfiksuoto švytinčio ploto dydis buvo panašus į Islandijos teritoriją.

    Tokie stebėjimai leidžia ne tik patvirtinti atvejus, bet ir kurti duomenų bazes bei algoritmus, galinčius padėti prognozuoti, kur ir kada reiškinys gali pasikartoti. Mokslininkai pabrėžia, kad tai atvertų kelią tikslingoms ekspedicijoms ir išsamesniems mėginių tyrimams.

    Dar vienas atviras klausimas yra ekologinė šio švytėjimo prasmė: ar jis rodo ypač aktyvią, gerai funkcionuojančią ekosistemą, ar priešingai, signalizuoja apie nepalankius pokyčius. Atsakymas galėtų suteikti vertingų žinių apie vandenynų būklę ir klimato kaitos poveikį jūrinei gyvybei.

    Bioliuminescencija laikoma vienu seniausių gyvų organizmų prisitaikymų, todėl jos supratimas svarbus ne tik Žemės ekosistemoms. Tyrėjai neatmeta, kad tokie procesai gali padėti geriau įvertinti ir paprastų gyvybės formų paieškos už Žemės ribų kryptis.

  • Švytintys augalai kaip ankstyvas signalas ūkiams: ispanų sukurta sistema pastebi virusus dar prieš simptomus

    Švytintys augalai kaip ankstyvas signalas ūkiams: ispanų sukurta sistema pastebi virusus dar prieš simptomus

    Ispanijos mokslininkų komanda sukūrė augalus, kurie tamsoje švyti ir, užsikrėtę, keičia skleidžiamos šviesos atspalvį. Tokia biologinė „signalizacija“ leistų kenkėjus ir ligas pasėliuose aptikti ankstyvoje stadijoje, dar prieš pasirodant matomiems požymiams.

    Tyrimą atliko Augalų molekulinės ir ląstelinės biologijos institutas (IBMCP), priklausantis CSIC ir Valensijos politechnikos universitetui. Rezultatai paskelbti žurnale „Nature Communications“ ir, tyrėjų teigimu, atveria naują kryptį pasėlių sveikatos stebėsenai.

    Kaip veikia švytėjimo mechanizmas?

    Sprendimas įkvėptas grybų bioliuminescencijos: augaluose įdiegtas fermentų rinkinys sukuria reakcijų grandinę, dėl kurios jie nuolat skleidžia žalią šviesą. Pagrindas yra natūralus augalų junginys kafeinė rūgštis, o švytėjimas atsiranda oksidacijos metu susidarius šviesą skleidžiančiai molekulei.

    Svarbiausia, kad augalo būklei pasikeitus galima užfiksuoti ir kitokį šviesos signalą. Tai reikštų, kad infekcija būtų aptinkama anksčiau, nei pasėlis pradeda gelsti, vysti ar rodyti kitus įprastus ligų simptomus.

    Bandymuose naudojami transgeniniai augalai

    Sistemą tyrėjai išbandė su transgeniniais Nicotiana benthamiana augalais, kurie dažnai naudojami laboratoriniuose eksperimentuose. Į juos, pasitelkus modifikuotus virusus, buvo įvesti grybų bioliuminescencijos genai, leidę vizualiai sekti, kaip infekcija plinta ir kuriose vietose ji aktyviausia.

    Kitas žingsnis buvo sukurti „sargybinių“ augalų principą, orientuotą į potivirusus. Jei viruso nėra, augalas išlaiko pastovų geltoną signalą, o užsikrėtus patogeno fermentas sukelia šviesos spalvos pokytį, kurį galima užfiksuoti ir paprastomis, nebrangiomis kameromis.

    Kuo tai skiriasi nuo įprastų tyrimų?

    Šiandien virusinės augalų ligos dažnai nustatomos laboratoriniais metodais, tokiais kaip PGR ar ELISA, kurie yra tikslūs, bet reikalauja laiko, specialios įrangos ir apmokyto personalo. Praktikoje tai reiškia, kad iki rezultato gavimo infekcija kartais spėja išplisti, ypač intensyviai auginamuose šiltnamiuose.

    Švytintys augalai iš esmės veiktų kaip nuolatinis, vietoje veikiantis jutiklis. Ūkininkams tai galėtų padėti greičiau izoliuoti židinį, tiksliau planuoti priemones ir sumažinti nuostolius, o kartu ir be reikalo nenaudoti augalų apsaugos produktų.

    Kur technologija galėtų prigyti pirmiausia?

    Tyrėjai mano, kad realiausias pirmasis pritaikymas būtų šiltnamiuose ir kitose kontroliuojamose auginimo sistemose, kur lengviau valdyti sąlygas ir stebėjimo procesą. Tokiose vietose „sargybiniai“ augalai galėtų įspėti apie pirmuosius protrūkius, kai reakcija dar gali sustabdyti plitimą.

    Ilgainiui principą tikimasi pritaikyti ne tik virusams, bet ir kitiems patogenams, pavyzdžiui, bakterijoms ar grybams. Aktualumą didina ir klimato kaita: šylantis klimatas ir ekstremalūs orai keičia kenkėjų bei ligų paplitimą, todėl ankstyvas aptikimas tampa vis svarbesnis žemės ūkiui.

    Projekte taip pat dalyvavo CIB-CSIC, Valensijos universiteto medicinos tyrimų padaliniai ir MRC Laboratory of Medical Sciences Londone. Komanda pabrėžia, kad technologijos tikslas yra kuo paprastesnė, vizualiai suprantama diagnostika, kurią būtų galima integruoti į kasdienę pasėlių stebėseną.

  • Nuo birželio vakarai sužiba: neįprastas gamtos reginys – kodėl šviečia jonvabaliai?

    Nuo birželio vakarai sužiba: neįprastas gamtos reginys – kodėl šviečia jonvabaliai?

    Šiltomis, ramiomis vasaros naktimis gamtoje galima pamatyti vieną įspūdingiausių reginių – tarp žolynų ir krūmynų mirksinčias jonvabalių švieseles. Dažniausiai jos pastebimos miškų pakraščiuose, pievose, drėgnesnėse vietose ir sodybų soduose, kai vakaras būna be vėjo.

    Jonvabaliai yra vabalai, o jų išvaizda smarkiai skiriasi pagal lytį: patinai dažniau skraido, o patelės neretai būna neskraidančios ir primena lervas. Būtent patelės paprastai šviečia intensyviau, todėl žemėje ar žolėje matomi ryškesni taškai dažnai būna jų signalai.

    Švytėjimas vadinamas bioliuminescencija – tai natūrali šviesos gamyba gyvuose organizmuose. Jonvabalių pilvelyje vyksta biocheminė reakcija, kurioje dalyvauja junginys liuciferinas ir fermentas liuciferazė, o šviesa išgaunama beveik be šilumos, todėl ji laikoma šaltąja.

    Pagrindinė šviesos funkcija – bendravimas poravimosi metu: skirtingi mirksėjimo ritmai padeda atpažinti tos pačios rūšies partnerį ir sumažina klaidų tikimybę tamsoje. Šis laikotarpis dažnai suaktyvėja vasaros pradžioje ir pikas gali sutapti su birželio pabaigos naktimis, kai jonvabaliai pastebimi dažniau.

    Be to, jonvabaliai laikomi naudingi: jų lervos yra plėšrios ir minta smulkiais bestuburiais, įskaitant šliužus ir sraiges, todėl gali prisidėti prie natūralios jų gausos kontrolės. Dėl to jonvabalių buvimas dažnai rodo gana sveiką, chemiškai neperkrautą aplinką.

    Norint juos išsaugoti savo kieme ar sode, svarbiausia sudaryti tinkamas sąlygas: palikti drėgnesnių, pavėsingų, mažiau tvarkomų kampelių, kur yra paklotės ir augalijos. Cheminės priemonės nuo šliužų ar plataus veikimo insekticidai gali netiesiogiai ar tiesiogiai sumažinti jonvabalių populiaciją, nes paveikia ir jų lervas, ir grobį.

    Didelę įtaką daro ir dirbtinė šviesa – ryškūs lauko šviestuvai, ypač nukreipti į žemę ar krūmus, gali trikdyti jonvabalių orientaciją bei poravimosi signalus. Specialistai vis dažniau pabrėžia, kad šviesos tarša yra reikšmingas veiksnys mažėjant naktinių vabzdžių gausai, todėl verta rinktis prislopintą apšvietimą ir jį įjungti tik tada, kai būtina.