Biolumineszenz ist die Emission von Licht, die manche Lebewesen in bestimmten Situationen erzeugen, um ihr Überleben zu sichern. Es handelt sich um eine Lichtquelle, die als Kältereaktion angesehen wird, da sie keine Wärme abgibt.
Dieses fast magische Phänomen ist auf allen biologischen Ebenen verbreitet. Es kommt hauptsächlich in Insekten und Meerestieren vor, wie Glühwürmchen, Plankton, Würmer und Tintenfische, unter anderem.
Ein hoher Prozentsatz der Arten, die Biolumineszenz emittieren, leben im Meer, vor allem in Tiefen von mehr als 200 Metern, Orte, an denen die Sonneneinstrahlung nicht ankommt und völlige Dunkelheit herrscht. Daher sind 75 % der Tiefseetiere auf die Fähigkeit angewiesen, Licht auszusenden.
Chemischer Prozess hinter der Biolumineszenz
Es wird angenommen, dass sich die Fähigkeit, Licht zu erzeugen, vor etwa 150 Millionen Jahren evolutionär entwickelt hat. Von diesem Moment an könnten einige Arten – insbesondere Meerestiere – durch eine chemische Reaktion Licht erzeugen.
Die Details dieser chemischen Reaktion hängen stark von der Spezies ab, die sie ausführt.. Es kann jedoch in der Oxidation von Luciferin, einem Protein, das bei Kontakt mit Sauerstoff Licht emittiert, und Luciferase, einem katalytischen Enzym, zusammengefasst werden. Das von Glühwürmchen emittierte Licht ist ein Beispiel für diese Reaktion zwischen Luciferin und Luciferase.
Eine andere Art chemischer Reaktion, die es einigen Spezies auch ermöglicht, Licht zu emittieren, erfolgt durch Ionen und nicht durch Enzyme. Dadurch kann der Körper die Helligkeit des Lichts steuern, um mehr oder weniger Proteine freizusetzen,all dies wird vom Nervensystem der Tiere als Reaktion auf äußere Faktoren gesteuert.
Arten der Biolumineszenz
Es gibt drei Haupttypen von Biolumineszenz: intrazellulär, extrazellulär und die durch die symbiotische Beziehung mit Bakterien erzeugte. Die erste ist die, bei der die chemische Reaktion vollständig im Körper biolumineszierender Tiere stattfindet., durch spezialisierte Zellen. Diese Art der Biolumineszenz ist charakteristisch für verschiedene Tintenfische und Dinoflagellaten.
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Extrazelluläre Biolumineszenz ist, wenn die Reaktion zwischen Luciferase und Luciferin außerhalb des biolumineszenten Organismus stattfindet. Beide Komponenten werden in verschiedenen Drüsen innerhalb oder auf der Haut des Tieres gespeichert. In dem Moment, in dem sie die Lichtemission benötigen, sezernieren sie die Substanzen, um die chemische Reaktion durchzuführen. Diese Art der Biolumineszenz ist bei einigen Krebstieren und abgründigen Kopffüßern üblich.
Die Biolumineszenz, die durch Symbiose mit Bakterien entsteht, ist im Tierreich am weitesten verbreitet, insbesondere bei Meerestieren wie Weichtieren, Stachelhäutern, Fischen und Würmern. In verschiedenen Körperteilen biolumineszierender Tiere sind kleine Blasen, sogenannte Photophoren, angeordnet, in denen sich leuchtende Bakterien halten, die bei Bedarf aktiviert oder abgesondert werden.
Biolumineszenzfunktionen
Biolumineszenz hat im Tierreich vielfältige Funktionen. Alle helfen biolumineszenten Arten zu überleben, sei es, um sich zu reproduzieren, zu ernähren oder sich zu verteidigen.
Als Abwehrsystem ist Biolumineszenz äußerst effektiv: Das erzeugte Licht wird verwendet, um Raubtiere zu erschrecken oder zu verwirren. Dies geschieht durch eine Reihe von Blitzen. Einige Arten lösen sogar biolumineszierende Gliedmaßen von ihrem Körper als Ablenkungstechnik, um sie daran zu hindern, lebenswichtige Organe anzugreifen, ebenso wie die Anomalopidae, die Familie der Laternenfische.
Einige Arten nutzen die Emission von Licht, um einen Partner zu finden. Männchen verwenden Lichtsignale, um weibliches Interesse zu wecken, während Weibchen auf Männchen mit anderen Lichtemissionen reagieren können. Diese Technik wird von Glühwürmchen zur Reproduktion verwendet. Ein anderer Fall kann sein, dass die Helligkeitsintensität des emittierten Lichts das Männlichkeitspotential des Männchens demonstriert.
Auch Biolumineszenz wird als offensive Technik eingesetzt. Das deutlichste Beispiel sind die Arten, die Licht als Köder verwenden, weil einige Fische von Licht angezogen werden und wenn sie nahe genug sind, werden sie verzehrt. Licht kann auch von Raubtieren genutzt werden, um in der Tiefsee besser zu sehen.