Один из самых романтичных моментов в летних отпусках – наблюдение за маленькими летающими огоньками в вечерней тьме. И далеко не каждый взрослый знает, откуда берется свечение светлячков, а для маленьких детей это совсем как волшебство. А ведь уже давно все известно, давайте раскроем завесу тайны свечения этих маленьких насекомых, и для чего они это делают.
Светлячки в пещере
Природа свечения
Всего выделяют около двух тысяч видов светлячков. Каждый светлячок обладает способностью светиться фосфоресцирующим светом в темноте. Органом свечения, чаще всего у этих жуков, является фотофор. Он располагается сверху в конце брюшка.
Фотофор состоит всего из трех слоев. Зеркальный слой находится внизу, и способен отражать свет. Верхний являет собой специальную светопрозрачную кутикулу. Средний слой держит в себе фотогенные клетки, что вырабатывают свет. За своим устройством фотофор похож на обычный фонарик.
Подобный вид светоизлучения называется биолюминесценцией. Она появляется после соединения кальция с внутриклеточным кислородом, и пигмента люциферина с аденозинтрифосфатной молекулой (АТФ) в присутствии ферментов лоюциферазы.
Светящееся брюшко насекомого Светлячки излучают холодный свет. В типичной электрической лампе большая половина энергии уходит в ненужное тепло, а КПД составляет всего от 5% до 10%, а светлячки перерабатывают в свет от 87% до 98% выделяемой энергии. Свечение, излучаемое этими насекомыми, относится к желто-зеленой видимой части спектра, соответствующего длине волны с 500-600 нм.
Химические процессы формирования света
Много разных видов светлячков могут по своему усмотрению увеличивать и уменьшать интенсивность свечения, а также делать прерывистый свет. Сигнал о подаче света идет от нервной системы жука. При этом в фотофор интенсивно начинает поступать кислород. Соответственно, выключение света происходит простым перекрытием подачи кислорода.
Природа свечения — окисление У насекомых отсутствуют легкие, и кислород передается по специальным трубкам — трахеолам. Запас кислорода содержится в митохондриях. Чтобы быстро выделить нужное количество кислорода, в организме светлячка вырабатываться окись азота, который поступив в митохондрии, начинает вытеснять кислород из них.
Для чего необходимо свечение насекомым
Биолюминесценция может выступать для светлячков как средство межполового общения. Кроме того, что насекомые сигнализируют своё местоположение, они еще отличают своих партнеров по специальной частоте мерцания.
Огромные стаи насекомых Североамериканские и тропические виды светлячков, чтобы привлечь внимание своих партнерш, иногда исполняют хоровые серенады. Они одновременно вспахивают и затухают всей стайкой. Стайка самок начинает им отвечать аналогичной светомузыкой.
Видео урок, почему происходит свечение светлячков
Стоит только теплой летней ночью оказаться на природе — и, вполне возможно, вам удастся увидеть потрясающее по своей красоте зрелище — десятки маленьких фонариков,...
Стоит только теплой летней ночью оказаться на природе — и, вполне возможно, вам удастся увидеть потрясающее по своей красоте зрелище — десятки маленьких фонариков, мерцающих в темноте. Это светлячки испускают свой необыкновенный свет. Этих удивительных существ видели многие, а вот почему же светлячки имеют склонность светиться — знает далеко не каждый. Попробуем разобраться в причинах этого уникального природного явления.
Конечно, свечение в ночном поле крошечных насекомых — сказочное зрелище, которое вдохновляет и поражает воображение . Многие считают, что этот процесс сродни настоящему чуду. На самом деле, у этого явления есть вполне логичное научное объяснение. Все дело в особом строении тела светлячка. Дело в том, что у этого маленького жука на брюшке расположены специальные клетки — фотоциты. Именно они и приводят к эффекту свечения. В каждом фотоците присутствуют два химических соединения — люцифераза и люциферин. Соединяясь в теле светлячка, эти вещества образуют определенную химическую реакцию, которая происходит с выделением света.
Под слоем фотоцитов, который находится на поверхности тела, есть слой и других клеток, наполненных веществом белого цвета. Это вещество выступает в качестве отражателя света. Благодаря его наличию, свечение насекомых приобретает характерный беловатый оттенок.
Зачем светлячкам светиться?
Если причины сияния светлячков ученые установили достаточно давно, то вопрос о том, для чего же насекомым нужно такое уникальное свойство, достаточно долго оставался открытым. Сегодня большинство исследователей полагают, что таким необычным образом жуки привлекают к себе особей противоположного пола . Причем, разные виды светлячков испускают разный по своей частоте свет. Это необходимо для того, чтобы каждый самец, привлекая самку, обращал внимание только на представительниц своего вида. Всего в мире известно около двух тысяч видов, и каждый из них испускает свой особенный свет. Конечно, для человеческого глаза эта разница может быть неразличима, но вот для маленьких светящихся жуков она имеет огромное значение.
Немногие знают, что свет, испускаемый этими уникальными насекомыми, не теплый, а холодный. В отличие, например, от солнечного света, это сияние совсем не греет. Вы можете в этом убедиться, если вам посчастливиться поймать хотя бы одного светлячка. Посадите его в банку и понаблюдайте за жуком. Даже если вы посадите туда целую сотню насекомых, банка ничуть не согреется. А все потому, что светлячки не способны испускать теплый свет. Именно про такие явления говорят: светит, но не греет.
Кто ещё в природе светится?
К слову сказать, не только светлячки обладают таким необычным природным даром . Известны и другие виды животных, склонных к выделению световой энергии. К ним относятся, например, некоторые виды медуз.
Однако именно светлячки получили такую широкую славу благодаря своей способности светиться в темноте. Интересно, что некоторые виды светлячков могут светиться не только поодиночке, но и огромными скоплениями. Чаще всего такие явления наблюдаются в жарких странах, расположенных в южных широтах. Увидеть такую красоту — настоящее везение. В такие минуты кажется, что все вокруг усыпано сиянием переливающихся огней, которые то угасают, то зажигаются вновь. В некоторых странах скопления светлячков светятся так часто и так масштабно, что этих насекомых даже используют в качестве бесплатного освещения в темное время суток.
Неудивительно, что многие современные ученые заинтересованы феноменальными свойствами светлячков. У многих исследователей возникает вопрос: можно ли каким-то образом применять энергию этих насекомых? Вероятно, в ближайшие годы ученые найдут ответ на этот интересный вопрос. А пока нам остается лишь наслаждаться красотой этих удивительных животных и их сказочным сиянием.
Почему некоторые светлячки светятся синхронно?
В июне начинается брачный период светляков. Ночью можно наблюдать сотни мигающих огоньков в траве и листве деревьев. Почему же светятся светлячки?
Причины биолюминисценции
Свечение возникает при окислении определенных веществ, находящихся в организме насекомых. Происходит это следующим образом:
- светлячок вдыхает;
- воздух проходит через множество трахей к фотогенным клеткам;
- молекулы кислорода соединяются с кальцием и аденозинтрифосфатом.
Органы свечения насекомого (лантерны) находятся на конце брюха. Они обычно покрыты прозрачной надкожицей. Лантерны состоят из крупных фотогенных клеток, оплетенных нитями трахей и нервов. Свечение было бы невозможным без отражателей света. Они представляют собой клетки с кристаллами мочевой кислоты.
Иногда способность светиться в темноте проявляется не только у взрослых особей жуков, но и у их яиц и личинок. Это объясняется обилием фермента люциферазы.
Насекомое излучает холодный свет. Он находится в видимой зелено-желтой части спектра в диапазоне волн длиной 500-600 нм. КПД обычной лампы накаливания составляет от 5 до 10%, тогда как этот жук переводит в световое излучение до 98% потраченной энергии. Некоторые виды светляков могут регулировать интенсивность свечения и частоту мигания.
Биолюминисценция является средством общения самцов с самками. Мигая, светящееся насекомое сообщает о своем месте расположения. Частота мерцания жуков различается, поэтому самки легко могут узнать своего партнера. Во время брачного периода самцы некоторых тропических и североамериканских видов вспыхивают и затухают синхронно, на что стаи самок отвечают аналогичным светопредставлением.
Почему жуки мигают одновременно?
Науке известны около 2 тыс. видов светляков, однако насекомые, развившие в процессе эволюции способность координировать вспышки, обитают лишь в нескольких местах планеты, а именно:
- в Национальном парке Грейт-Смоки-Маунтинс в США;
- в Малайзии;
- в Таиланде;
- на Филиппинах.
Ученые из университета Коннектикута провели несколько экспериментов с насекомыми вида Photinus carolinus, чтобы выяснить, почему светлячки светятся синхронно. Обычно серия вспышек чередуется с довольно длинной паузой, после чего последовательность повторяется. Во время перерыва самка подает ответный сигнал. Стоит отметить, что подобной синхронизацией обладает только 1% из всего множества видов светляков.
В эксперименте энтомологов были задействованы самки Photinus carolinus. Самцов заменили светодиодными лампами, которые воспроизводили привычный для этого вида светляков ритм.
Во время первого эксперимента все диоды мигали с одинаковой частотой, при втором синхронность была несущественно нарушена, при следующем вспышки появлялись и затухали вразнобой. В результате ученые обнаружили, что в двух первых ситуациях самки отвечали на сигналы в 80% случаев. Во время третьего эксперимента реакция последовала лишь в 10%.
Исследователи также выяснили, что окруженная светящимися самцами самка не может опознать своего партнера, тогда как при общении с особью противоположного пола один на один это не представляет для нее труда. Согласованный ритм вспышек снижает шум и помогает насекомым найти друг друга.
Летом после захода солнца можно увидеть удивительное зрелище: в ночи светятся маленькие огоньки, похожие на звезды. А это светится необычное насекомое - светлячок. Поговорим подробно об этих жуках-светлячках, которые могут сверкать и выглядеть как звезды.
Описание образа жизни жука
Светятся жучки различным светом от красного до зеленого , яркость света тоже у всех разная. Это жесткокрылый жук, которых существует множество видов. Только на территории Российской Федерации их насчитывается около двадцати. Живут жуки как в тропическом, так и субтропическом климате.
Светлячок - наземный жук, который активен в основном ночью . По крайней мере, увидя его днем, невозможно представить что этот самый обыкновенный жук может так необычно выглядеть в темное время суток. Насекомое бывает от 0,5 до 2 сантиметров в длину, у них маленькая голова и большие глаза. Тело сверху плоское. Есть крылья и 11 усов, которые расположены на лбу жука.
Особенностью насекомого является их способность к свечению. Этот эффект присущ жукам за счет строения их тела. На брюшке жука есть кристаллы мочевой кислоты, над которыми располагаются фотогенные клетки с нервами и трахеями, проводящими кислород. В результате окисления светлячок мерцает и излучает свет
. Вообще, свечением светлячок обороняется от врагов, показывая им, что он не съедобен. Также свечением насекомое привлекает к себе особей противоположного пола.
Характер жука - светлячка
В наших краях чаще всего встречается Ивановый червячок. Это вид светлячка, который обитает в лесу и его можно увидеть летней теплой ночью.
Днем насекомые, как правило, прячутся в травяных зарослях. Самка имеет коричневый окрас и три полосы на брюшке. Летать они не способны и по экстерьеру напоминают личинок до 18 сантиметров в длину. Эти жуки создают потрясающее зрелище своим ночным свечение, будто звезды падают с неба.
Это ни с чем не сравнимое световое шоу завораживает. Некоторые светлячки светятся ярче других и за счет такого контраста смотреть на них еще интереснее. Они летают сквозь траву и деревья и, быстро взлетая вверх, напоминают салют.
У самцов тело представляет форму сигары, в длину оно около 1,5 сантиметров. У них огромная голова и глаза. В отличие от своих подруг, они прекрасные летуны.
Известны факты применения светлячков в быту человека. Древние летописи гласят о том, что переселенцы, перебравшиеся в Бразилию, использовали светлячков как освещение
в своих домах. Индейцы на охоте фиксировали жуков к своим ногам и они освещали таким образом дорогу, а также отпугивали змей.Эта особенность жучков вполне сравнима с лампой дневного света, но в отличие от лампы, светлячок при свечении не нагревается.
Питание светлячка
Обитают жучки в траве или листве, ночью они охотятся и добывают себе еду.
Основу рациона составляют такие мелкие насекомые, как:
- муравьи,
- пауки,
- личинки.
- Также жук ест растения, которые гниют.
Интересным фактом является то, что взрослые светлячки не едят , а существуют только для создания потомства. После откладывания яиц они просто погибают. В брачный период светлячков бывают случаи поедания себе подобных. Самка съедает самца сразу после спаривания. Самки светлячка Фотурис заманивает к себе самца как будто для спаривания, и как только он приближается, она тут же съедает его. Этому есть даже научное название - агрессивная мимикрия.
Для человека светлячок является полезным насекомым , которое поедает вредителей в садах и огородах. Поэтому увидев этого красивого жука в своем саду, садовод обычно очень радуется.
Самые интересные виды светлячков обитают в Японии, они населяют рисовые поля и едят вредителей, тем самым приносят фермерам неоценимую пользу и помогают сохранить урожай.
Размножение, потомство и продолжительность жизни жука светлячка
Как было сказано ранее, своим светом светлячки привлекают к себе половинок противоположного пола и спариваются с ними. Когда у самца жука наступает брачный период, он выходит искать себе пару и именно в это время она замечает своего избранника по оттенку света. Чем свет ярче, тем самец популярнее
и на него обращает внимание наибольшее внимание самок.
Некоторые виды светлячков во время брачного периода устраивают самые настоящие световые представления, в которых участвуют целые группы жуков. Это смотрится красивее, чем ночные огни большого города.
Когда самка дает самцу определенный сигнал о том, что она выбрала его, он спускается к ней и они еще несколько минут общаются, светясь огоньками, после чего происходит непосредственно сам процесс оплодотворения. После совокупления самка откладывает яйца, из которых вылупляются личинки жука . В основном они черные или желтые. Бывают наземные и водные личинки.
Они невероятные обжоры, личинки в огромных количествах поедают мелких беспозвоночных , а также моллюсков. Они могут светиться так же, как и взрослые жуки. Наевшись в летний период, на зиму они прячутся в деревьях и там зимуют.
Ранней весной личинки просыпаются и снова едят в огромных количествах. Это происходит около месяца или дольше, после чего наступает процесс окукливания личинки , который продолжается от 7 до 18 дней.
В результате появляется взрослый жук, который будет так же как и остальные светится в темную летнюю ночь своим завораживающим огоньком. Живут взрослые особи недолго, около трех - четырех месяцев.
Чудесные насекомые эти светлячки. Сказочные, светящиеся, интересные, жаль только - ночные обитатели, днем их не встретишь, не полюбуешься. Как же светится светлячок? И почему? Зачем? Столько вопросов о таком малюсеньком создании.
Немного о светлячках: ночные насекомые, днем спят, ночью охотятся, всего насчитывается 2000 видов, живут во всех уголках мира, нет такой страны, где не знают о светлячках. Размер светлячков от 2 до 4 мм (мм не сантиметров!). Единичное число видов способны откладывать личинки, которые плавают в воде.
Самые необычные виды светлячков живут в Японии, среда их обитания – рисовые поля, где они питаются пресноводными улитками. Следовательно, светлячки в Японии приносят людям огромную пользу, очищая рисовые плантации от вредителей.
Долго можно рассказывать о разных видах светлячков, обсуждать их способ жизни ночью, выяснять любимое лакомство, но интересней всего узнать – откуда свечение?
Свечение у светлячка вызывает химическая реакция, которая происходит в процессе соединения кислорода и кальция внутри насекомого. Сам процесс свечения называется биолюминесценция. Большое скопление кальция находится в брюшке светлячка, поэтому в основном светится его брюшко, напоминая в темноте маленький летящий фонарик. Есть такие виды, которые излучают свечение всем телом, тогда их свечение приглушенное, не яркое.
Такую особенность насекомых ученые сравнили с лампой дневного света, но в отличии от лампы светлячки не нагреваются, они излучают холодное свечение. Рассудить логически – если насекомое будет себя нагревать, то сразу сгорит, поэтому природа позаботилась о защите светлячка, дав ему возможность свечения без нагрева тела.
Свечение не происходит самопроизвольно или просто по наступлению темноты, светлячку его необходимо активировать. Для этого орган управления «светом» подает кислород в те места, где появились скопления кальция. Для прекращения свечения достаточно прекратить подачу кислорода. Все просто. Задумайтесь, как часто люди ловят светлячков, сажают в банку и ждут, что светлячок засветится? При этом насекомое почти лишено воздуха. Мало кому известно, что для свечения светлячку нужен кислород, а не темнота.
Так как легких у насекомого нет, то подача воздуха в организм происходит трудно – по трахеолам, которые снабжены мощной системой мышечной структуры. Мышцы, практически, управляют свечением светлячка.
Работа мышц медленная, а загорается светлячок быстро – эту загадку ученые разгадали недавно. Главная роль в свечении - окись азота, который вырабатывается по команде мозга. Насекомое собирает в течение дня кислород, удерживая его в митохондрии, а при необходимости мозг отдает команду, выделяется азот и моментальное свечение обеспечено. Роль мышц остается только в физической поддержке всей системы.
Загорается свечение в ночное время светлячок тоже неспроста – должна сложиться опасная для его жизни ситуация, тело вырабатывает стероиды, делающие светлячка не вкусным, а свет служит сигналом для врага - сигналом к отступлению.
Прекрасные и загадочные светлячки способны не только услаждать наш взор. Этим созданиям по силам и более серьёзные дела.
В летние сумерки на опушке леса, у просёлочной дороги или на лугу можно увидеть, если повезёт, в высокой влажной траве «живую звёздочку». Подойдя поближе, чтобы хорошенько рассмотреть таинственную «лампочку», вы скорее всего будете разочарованы, обнаружив на стебельке мягкое червеобразное тельце со светящимся концом членистого брюшка.
М-да... Зрелище совсем не романтичное. Светлячком, пожалуй, лучше любоваться издали. Но что это за существо, неудержимо манящее нас своим прохладным зеленоватым сиянием?
ОГНЕННЫЕ СТРАСТИ
Светляк обыкновенный - а именно он обращает на себя наше внимание на большей части территории Европейской России - это жук из семейства лампирид. К сожалению, его название сегодня явно устарело - в дачных местностях вблизи больших городов «живой фонарик» давно стал редкостью.
В старину на Руси это насекомое знали как Иванова (или ивановского) червячка. Жук, похожий на червяка? Может ли быть такое? Может. Ведь наш герой - создание в каком-то смысле недоразвитое. Зеленоватая «лампочка» - это бескрылая личинкоподобная самка. На конце её незащищённого брюшка есть специальный светящийся орган, с помощью которого жучиха призывает самца.
«Я здесь, и я ещё ни с кем не спарилась», - вот что означает её световой сигнал. Тот, к кому обращен этот «знак любви», по виду - обычный жук. С головой, крыльями, ногами. Иллюминацию не устраивает - она ему ни к чему. Его задача - обнаружить свободную самку и спариться с ней для продолжения рода.
Возможно, наши далёкие предки интуитивно чувствовали, что в таинственном свете насекомых содержится любовный призыв. Не зря же они связали название жука с Иваном Купалой - древним языческим праздником летнего солнцестояния.
Его отмечают 24 июня по старому стилю (7 июля - по новому). Именно в этот период года проще всего найти светлячка. Ну а если он будет сидеть на листе папоротника, то издалека может сойти за тот самый чудесный цветок, который распускается в сказочную купальскую ночь.
Как уже говорилось, иванов червячок - представитель семейства светящихся жуков-лампирид, насчитывающего около двух тысяч видов. Правда, большинство насекомых, излучающих сияние, предпочитают тропики и субтропики. Полюбоваться этими экзотическими созданиями, не покидая пределов России, можно в Приморье на Черноморском побережье Кавказа.
Если вам доводилось прогуливаться тёплым вечером по сочинским или адлерским набережным и аллеям, вы не могли не заметить маленькие желтоватые трассирующие огоньки, наполняющие летние сумерки «русской Ривьеры». «Дизайнер» этой впечатляющей иллюминации - жук люциола мингрелика (Luciola mingrelica), причём свой вклад в световое оформление курорта вносят и самки, и самцы.
В отличие от немигающего сияния нашей северной светлячихи, половая сигнальная система южан сродни световой морзянке. Кавалеры летают невысоко над землёй и непрерывно с одинаковыми интервалами испускают поисковые сигналы - вспышки света. Если жених окажется поблизости от сидящей на листьях куста суженой, она отвечает ему своей характерной вспышкой. Заметив этот «знак любви», самец резко меняет курс полёта, приближается к самке и начинает посылать сигналы ухаживания - более короткие и частые вспышки.
В странах Юго-Восточной Азии живут светлячки, способные координировать подачу своих «любовных призывов» с сигналами находящихся поблизости сотоварищей. В результате возникает поразительная картина: в воздухе и в кронах деревьев начинают синхронно вспыхивать и гаснуть тысячи крошечных живых лампочек. Кажется, что невидимый дирижёр управляет этой волшебной светомузыкой.
Такое феерическое зрелище издавна собирает в Японии множество восторженных поклонников. Ежегодно в июне-июле в разных городах Страны восходящего солнца проходит Хотару Мацури - Праздник светлячков.
Обычно в тёплую погоду перед началом массового лёта светящихся жуков люди собираются в сумерках в саду возле какого-нибудь буддийского или синтоистского храма. Как правило, «жучиный фестиваль» приурочивают к новолунию - чтобы «посторонний» свет не отвлекал зрителей от сказочного представления живых огоньков. Многие японцы считают крылатые фонарики душами своих умерших предков.
Кадр из аниме "Могила светлячков"
ПОВЕРИВ АЛГЕБРОЙ ГАРМОНИЮ...
Слов нет, звёздочки, светящиеся под ногами, в кронах деревьев или барражирующие почти над самой головой в тёплом ночном воздухе. - зрелище поистине волшебное. Но это далёкое от науки определение не может удовлетворить учёного, который стремится познать физическую природу всякого явления окружающего мира.
Раскрыть тайну «его сиятельства» жука-лампирида - такую цель поставил перед собой французский физиолог XIX века Рафаэль Дюбуа. Для решения этой задачи он отделял органы свечения от брюшка насекомых и растирал их в ступке, превращая в светящуюся гомогенную кашицу, затем подливал немного холодной воды. «Фонарик» светил в ступке ещё несколько минут, после чего гас.
Когда учёный добавлял в кашицу, приготовленную тем же способом, кипяток, огонёк потухал мгновенно. Однажды исследователь на пробу соединил содержимое «холодной» и «горячей» ступок. К его изумлению, свечение возобновилось! Дюбуа оставалось только объяснить с точки зрения химии такой неожиданный эффект.
Крепко поломав голову, физиолог пришёл к выводу: «живую лампочку» «включают» два разных химических вещества. Учёный назвал их люциферин и люцифераза. При этом второе вещество каким-то образом активизирует первое, заставляя его светиться.
В «холодной» ступке свечение прекратилось, поскольку кончился люциферин, а в «горячей» - потому что под действием высокой температуры разрушилась люцифераза. Когда содержимое обеих ступок соединили, люциферин и люцифераза снова встретились и «засияли».
Дальнейшие исследования подтвердили правоту французского физиолога. Более того, как выяснилось, химические вещества типа люциферина и люциферазы присутствуют в светящихся органах всех известных видов жуков-лампиридов, живущих в разных странах и даже на разных континентах.
Разгадав феномен свечения насекомых, учёные со временем проникли и в другой секрет «сиятельных особ». Как рождается синхронная светомузыка, о которой мы рассказали выше? Изучая световые органы «огненных» букашек, исследователи установили, что нервные волокна связывают их с глазами светлячков.
Работа «живой лампочки» напрямую зависит от сигналов, которые получает и обрабатывает зрительный анализатор насекомого; последний, в свою очередь, подаёт команды на световой орган. Конечно, один жук не может охватить взглядом крону большого дерева или пространство поляны. Он видит вспышки сородичей, находящихся с ним рядом, и действует с ними в унисон.
Те ориентируются на своих соседей и так далее. Возникает своеобразная «агентурная сеть», в которой каждый маленький сигнальщик находится на своём месте и передаёт световую информацию по цепочке, не зная, сколько всего особей задействовано в системе.
С «ЕГО СИЯТЕЛЬСТВОМ» ПО ДЖУНГЛЯМ
Конечно, люди ценят светлячков прежде всего за красоту, загадочность и романтичность. Но в той же Японии, например, в старину этих насекомых собирали в специальные плетёные сосуды. Знать и богатые гейши использовали их в качестве изящных ночников, а бедным студентам «живые фонарики» помогали зубрить по ночам. Кстати 38 жуков дают столько света, сколько средняя по размерам восковая свеча.
«Звёздочками на ножках» как осветительными приборами с давних пор пользовались коренные жители Центральной и Южной Америки для ритуального украшения жилищ и самих себя в дни праздников. Первые европейские переселенцы в Бразилии наполняли жуками вместо масла лампады возле католических икон. Особо ценную услугу «живые фонарики» оказывали тем, кто путешествовал по джунглям Амазонии.
Чтобы обезопасить ночное передвижение по кишащему змеями и прочими ядовитыми тварями тропическому лесу, индейцы привязывали светлячков к ногам. Благодаря такой «иллюминации» риск случайно наступить на опасного обитателя джунглей значительно уменьшался.
Современному любителю экстрима даже амазонская чаща может показаться исхоженным местом. Сегодня единственная область, где туризм делает только первые шаги, - это космос. Но, оказывается, и в его освоение светлячки способны внести свой достойный вклад.
ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ -РАССКАЖЕТ СВЕТЛЯК
Вспомним ещё раз Рафаэля Дюбуа, стараниями которого мир в XIX веке узнал о люциферине и люциферазе - двух химических веществах, обусловливающих «живое» сияние. В первой половине минувшего столетия его открытие было существенно дополнено.
Выяснилось, что для правильной работы «жучиной лампочки» необходима третья составляющая, а именно - аденозинтрифосфорная кислота, или сокращённо - АТФ. Эту важнейшую биологическую молекулу обнаружили в 1929 году, так что французский физиолог даже не подозревал о её участии в его экспериментах.
В фильме "Аватар" в темноте светятся не только насекомые и животные, но и растения
АТФ представляет собой своеобразный «портативный аккумулятор» в живой клетке, задача которого - обеспечение энергией всех реакций биохимического синтеза. В том числе и взаимодействия между люциферином и люциферазой - ведь для светоиспускания тоже нужна энергия. Сначала благодаря аденозинтрифосфорной кислоте люциферин переходит в особую «энергетическую» форму, а затем люцифераза включает реакцию, в результате которой его «лишняя» энергия преобразуется в квант света.
Ещё в реакциях свечения жуков-лампиридов участвуют кислород, перекись водорода, оксид азота и кальций. Вот как всё непросто в «живых лампочках»! Зато у них поразительно высокий КПД. В результате превращения химической энергии АТФ в свет теряется в виде тепла только два процента, в то время как у электрической лампочки бесполезно расходуется 96 процентов энергии.
Всё это хорошо, скажете вы, но при чём здесь космос? А вот при чём. Упомянутую кислоту «умеют делать» только живые организмы, но зато абсолютно все - от вирусов и бактерий до человека. Люциферин и люцифераза способны светиться в присутствии АТФ, которую синтезировал любой живой организм, не обязательно светлячок.
В то же время эти два вещества, открытые Дюбуа, искусственно лишённые своего неизменного спутника, не дадут «огонька». Зато если все три участника реакции вновь соберутся вместе, свечение может возобновиться.
Вот на этой идее и был основан проект, который разрабатывали в Американском аэрокосмическом агентстве (NASA) в 60-е годы прошлого века. Предполагалось снабжать автоматические космические лаборатории, предназначенные для изучения поверхности планет Солнечной системы, специальными контейнерами, содержащими люциферин и люциферазу. При этом они должны были быть полностью очищены от АТФ.
Взяв пробу грунта на другой планете, следовало, не теряя времени, соединить небольшое количество «космической» почвы с земными субстратами свечения. Если на поверхности небесного тела обитают хотя бы микроорганизмы, то их АТФ вступит в контакт с люциферином, «зарядит» его, а затем люцифераза «включит» реакцию свечения.
Полученный световой сигнал передаётся на Землю, и там люди сразу поймут - жизнь есть! Ну а отсутствие свечения, увы, будет означать, что этот островок во Вселенной скорее всего безжизнен. Пока, судя по всему, ещё ни с одной планеты Солнечной системы нам не мигнул зеленоватый «живой огонёк». Но - исследования продолжаются!
