Биология
Разнообразие и объяснение биолюминесценции
Не всё, что светится в темноте, — фосфор. Живой свет, или биолюминесценция, — это совершенно иной, куда более сложный и удивительный процесс. В то время как фосфоресцирующие краски лишь накапливают и отдают свет, живые существа — от грибов до кальмаров — сами его производят.
Некоторые животные и растения светятся сами по себе. Такая суперспособность называется биолюминесценцией. Само свечение вызвано биохимическими реакциями внутри организма. Биолюминесценцию часто путают с фосфоресценцией и флуоресценцией. Последние отличаются тем, что излучение происходит после предварительного освещения ультрафиолетовым светом. Между собой эти два вида излучения различаются длительностью: флуоресценция быстро прекращается, а фосфоресценция длится несколько часов.
Флуоресценция тоника под действием УФ-лучей пропадает сразу после выключения света. Фосфоресценция циферблата сохраняется несколько часов
Биохимия процесса простым языком
Во всех светящихся организмах обнаружены молекулы одних и тех же классов: люцифераза и люциферин. Их название происходит от латинского lucifer, означающего «несущий свет» (да-да, падший ангел Люцифер тоже «несёт свет»!). Люцифераза обеспечивает взаимодействие кислорода и люциферина, переводя их в возбуждённое энергетическое состояние. Когда соединение «кислород — люциферин» распадается, люциферин возвращается в основное энергетическое состояние и излучает свет.
Многообразие биолюминесценции
Примерно у 700 видов наблюдается биолюминесценция. Среди них подавляющее большинство — морские обитатели. К ним относятся рыбы, каракатицы, креветки, медузы, кишечнополостные и водоросли.
Во всех светящихся организмах обнаружены молекулы одних и тех же классов: люцифераза и люциферин. Их название происходит от латинского lucifer, означающего «несущий свет» (да-да, падший ангел Люцифер тоже «несёт свет»!). Люцифераза обеспечивает взаимодействие кислорода и люциферина, переводя их в возбуждённое энергетическое состояние. Когда соединение «кислород — люциферин» распадается, люциферин возвращается в основное энергетическое состояние и излучает свет.
Многообразие биолюминесценции
Примерно у 700 видов наблюдается биолюминесценция. Среди них подавляющее большинство — морские обитатели. К ним относятся рыбы, каракатицы, креветки, медузы, кишечнополостные и водоросли.
Люцифер, льющий свет из сосуда. Гравюра Г.Х. Фрезза, 1704 г.
Черная драконья рыба, морской анемон, медуза
Примечательно, что цвет свечения меняется в зависимости от глубины: глубоководные животные светятся сине-фиолетовым светом, а обитающие на мелководье — голубым и зелёным. Очень редкие глубоководные животные излучают тёмно-красный свет. Вероятнее всего, это результат приспособления к жизни в водной среде: вода поглощает все цвета, но хуже всего — голубой и синий. Кстати, именно по этой причине мы видим воду синей и называем нашу планету «голубым шаром». Подробнее о голубом цвете в природе можно прочитать в нашей статье «Главный обман природы — синий цвет».
Распределение видов по цвету биолюминесценции. Взято и переведено из [1]
В интернете распространены видео со светящимися волнами воды. Это пример биолюминесценции, потому что на самом деле светится не вода, а водоросли-динофлагелляты. При механическом воздействии (купании, волнах) они испускают яркие короткие вспышки. Динофлагелляты также ответственны за «красные приливы», вызванные резким увеличением их численности.
Свечение динофлагеллят и красный прилив [3]
Наземные обитатели чаще светятся голубо-зелёным и зелёным светом. Биолюминесценция обнаружена у грибов, круглых червей и членистоногих. Наиболее известный пример — светлячки. Забавно английское название одного из видов червей, фриксотрикса — railroad worm («железнодорожный червь»), которое вполне себя оправдывает (см.фото).
Светлячок и фриксотрикс (railroad worm) [4]
Зачем животным биолюминесценция
Морским животным люминесценция чаще всего нужна для камуфляжа: глубоководные хищники смотрят на добычу снизу вверх, чтобы заметить крошечную тень в морской мгле. Если жертва светится, она становится для хищника менее заметной. Однако свет используют и сами хищники — рыба-удильщик тому известный пример.
Морским животным люминесценция чаще всего нужна для камуфляжа: глубоководные хищники смотрят на добычу снизу вверх, чтобы заметить крошечную тень в морской мгле. Если жертва светится, она становится для хищника менее заметной. Однако свет используют и сами хищники — рыба-удильщик тому известный пример.
Рыба-удильщик
С водорослями и бактериями всё сложнее. Одна из версий возникновения биолюминесценции связана с симбиозом: бактерии заселяют световые органы животных. По другой версии, биолюминесценция — следствие жизнедеятельности микроорганизмов без какой-либо конкретной функции.
Грибы светятся, чтобы отпугивать хищников и привлекать насекомых, которые разносят их споры. Сами насекомые светятся, чтобы общаться. Это их своеобразная «азбука Морзе» для поиска партнёра.
Такое разнообразие возможно благодаря множеству молекул, входящих в классы люцифераз и люциферинов. Однако их эволюционное происхождение остаётся неясным. Одна из гипотез заключается в том, что биолюминесценция произошла от систем детоксикации, поскольку некоторые люциферины проявляют свойства сильных антиоксидантов.
Такое разнообразие возможно благодаря множеству молекул, входящих в классы люцифераз и люциферинов. Однако их эволюционное происхождение остаётся неясным. Одна из гипотез заключается в том, что биолюминесценция произошла от систем детоксикации, поскольку некоторые люциферины проявляют свойства сильных антиоксидантов.
Список литературы:
- Tim Kahlke and Kate D.L. Umbers Bioluminescence
- J. Woodland Hastings Chemistries and colors of bioluminescent reactions: a review
- Красный прилив. Википедия
- Фриксотрикс (Railroad worm)
Автор: Тобольченко Екатерина, студентка физического факультета МГУ
Февраль 2026
