Svetelné organizmy fascinujú ľudstvo odpradávna. Po svetluškách, ktoré sa v našich končinách zvyknú vyskytovať okolo svätojánskej noci, sa môžete čarovnými svetielkami kochať až do konca leta. Za týmto úchvatným divadlom nie je žiadna moderná technológia.
Bioluminiscencia: Tajomstvo svetla v prírode
Väčšina bioluminiscenčných zvierat vyžaruje svetlo tvorbou enzýmu nazývaného luciferín, ktorý sa zmieša s inými chemikáliami a vytvára žiarenie. Tento proces umožňuje živočíchom produkovať vlastné svetlo, ktoré využívajú na rôzne účely - od prilákania koristi a komunikácie až po obranu a maskovanie.
Svetielkujúce ryby v rôznych prostrediach
Schopnosť svietiť sa vyskytuje u rôznych druhov morských živočíchov, vrátane rýb, ktoré obývajú rôzne hĺbky a prostredia.
Fytoplanktón: Mikroorganizmy s veľkou mocou
Typický je napríklad pre špecifický druh planktónu - fytoplanktón - druh riasy, ktorá pláva na povrchu morskej hladiny. Fytoplanktón obsahuje vlákna, ktoré umožňujú pozitívne nabitým časticiam prechádzať jeho telom. Ak nastane v okolí riasy pohyb, protóny sa začnú pohybovať telom planktónu, pričom vytvárajú elektrické impulzy, ktoré aktivujú ďalšie chemické reakcie. Svetielkujúci fytoplanktón sa nachádza výlučne v slaných morských vodách.
Medúzy: Tanec svetla v hlbine
Fytoplanktón však nie je v moriach jediným svietiacim organizmom, dokážu to aj ďalšie. Medúzy dokážu vyžarovať modré i zelené svetlo. Väčšina druhov využíva bioluminiscenciu na obranné účely. Svetlo sa aktivuje dotykom, čo predátora obvykle prekvapí.
Hlbokomorské ryby: Majstri adaptácie
V hlbinách oceánov, kde je svetlo slnka len slabým prízrakom, sa bioluminiscencia stáva nevyhnutnosťou pre prežitie. Ryby z Austrálie majú pod očami orgán, ktorý obsahuje baktérie schopné svetielkovať. Môžu orgán môžu čiastočne stiahnuť, alebo ho prikryť svalovou chlopňou, aby skryli svetlo.
Pásovky čierne: Lovci svetla
Pásovke čiernej slúžia na svietenie špecializované orgány, zvané fotofóry. Pásovky čierne sú ryby dorastajúce do 40 cm s ostňami v ústnej dutine, pripomínajúcimi zuby. Typicky sa vyskytujú v hlbokomorských vodných biotopoch. Majú špecializované orgány produkujúce svetlo, známe ako fotofóry. Nachádzajú sa pozdĺž ich tela, pod očami aj v špeciálnej štruktúre, ktorá im visí z čeľuste. Pásovky používajú svetlo predovšetkým na prilákanie koristi.
Kalamáre a chobotnice: Svetelné signály v tme
V moriach žije aj niekoľko druhov bioluminiscenčných kalamárov. Svetlo v prípade týchto hlavonožcov produkujú fotofóry. Rovnako ako ďalšie živočíchy, i kalamáre používajú svetlo na prilákanie koristi a slúži im aj ako obrana. Pomocou takzvaného protiosvetlenia sa totiž maskujú pred dravcami. V prípade chobotníc sa bioluminiscencia nevyskytuje tak často, niektoré však túto schopnosť majú. Svetlo produkujú fotofóry na ich chápadlách. Chobotniciam svetlo slúži aj na nájdenie si potenciálnych kamarátov.
Čert americký (Melanocetus johnsonii): Lov s bioluminiscenčnou návnadou
Vedcom sa prvýkrát podarilo zachytiť svetielkujúcu rybu žijúcu v najväčších hĺbkach oceánov. Ryba pomenovaná čert americký (alebo aj ďas americký) je známa svojím svetielkujúcim výčnelkom na hlave. Keďže svetlo je v morských hlbinách zriedkavé a vzácne, korisť naň veľmi ľahko priláka. Nemá šancu uniknúť a už sa z nej stáva potrava svetielkujúcej ryby. Diaľkovo ovládaná ponorka riadená vedcami z Monterey Bay Aquarium Research Institute nafilmovala špecifickú rybu v jej domácom prostredí po prvýkrát v živote, a tak ponúkli výnimočný pohľad na to, ako tieto ryby žijú. Vždy sa predpokladalo, že strava slnečníkov svietivých pozostáva najmä z rôznych medúz a iného želatínového zooplanktónu. Obsah žalúdkov preparovaných jedincov však odhalil, že mesačníky svietivé sú v skutočnosti všeobecné predátory, ktoré jedia hlavne malé ryby, larvy rýb, kôrovce, mäkkýše a iné mäkkotelové bezstavovce, pričom medúzy tvoria asi len 15 % ich potravy.
Hlbokomorské tvory vykazujú bioluminiscenciu | Modrá planéta | BBC Earth
Ohnivky (Pyrosomida): Živé svetelné valce
Jedny z najpozoruhodnejších útvarov vytvárajú salpy z radu ohniviek (Pyrosomida). Salpy sú morské živočíchy podobné medúzam. Jedny z najpozoruhodnejších útvarov vytvárajú salpy z radu ohniviek (Pyrosomida), ktorým už nestačí spájať sa do reťazcov, prepájajú sa do trojrozmerného valca, rôsolovitej priesvitnej trubice. Ich latinský názov je práve pre schopnosť bioluminiscencie odvodený od slova pyro (oheň). Svietia hlavne v tme, keď ich niečo vyruší.
Mesačník svietivý (Mola mola): Obor s unikátnou stavbou
Mesačník svietivý (lat. Mola mola) je veľká morská ryba, ktorá ma sploštené a oválne telo. Obýva Indický, Atlantický a Tichý oceán. Mesačník svietivý má sploštené a oválne telo. Chrbtová a análna plutva je dlhá smerujúca kolmo k telu. Má ešte okrúhle prsné plutvy, ktoré sú však drobné oproti chrbtovej a análnej plutve. Namiesto chvostovej plutvy má zvlnený pás kože, tzv. clavus, ktorý uzatvára telo s tupým koncom a siaha od chrbtovej plutvy po análnu plutvu. Ústa a oči sú oproti telu malé. Ich koža môže byť hrubá až 7 cm a nie je pokrytá šupinami, ale hlienom. Väčšinou vážia asi 250 až 1000 kg, ale zriedkavo môže jeho váha presahovať cez dve tony.
Zväčša žije samotársky život, hoci zriedkavo môžu žiť v pároch. Aj napriek svojmu nemotorne vyzerajúcemu telu sú to veľmi dobrí plavci, a bežne sa pohybujú rýchlosťou okolo 0,4 - 0,7 m/s. Je to tiež čiastočne migrujúci druh. Mesačníky svietivé možno často pozorovať tesne pri hladine, ako sa natáčajú bokom k hladine a vystrkujú nad vodu svoju chrbtovú plutvu. Existuje niekoľko teórií pre toto správanie. Jedna z nich hovorí že sa tým zbavuje parazitov, ktorými môžu byť hojne posiati. Je možné, že mesačník pripláva k hladine, aby ho našli morské vtáky (napr. albatros) a menšie rybky (tzv. čistiace ryby), ktoré sa živia parazitmi.
Rozmnožovanie a vývin
O rozmnožovacom kolobehu nie je toho príliš známe. K oplodneniu vajíčok dochádza externe, samica vypustí do vodného prostredia svoje vajíčka a samec vypustí spermie. Vajíčka však majú priemer iba 0,13 mm. Larvy sú pri vyliahnutí dlhé dve a pol milimetra. Mesačník svietivý prechádza dvoma vývojovými larválnymi štádiami. V prvom štádiu larvy majú dlhé ostne ktoré ich chránia pred predátormi. Tieto ostne však časom stratia a zostávajú im len ako kostné zvyšky v koži.
Geneticky modifikované svietiace ryby: Nový fenomén v akvaristike
Svietiaca ryba je prvým geneticky upraveným zvieraťom, ktoré by sa malo v USA predávať ako nový domáci miláčik. "GloFish" bude od nového roka v predaji za päť dolárov, informoval Los Angeles Times. Tropická čiernostrieborná zebrovitá ryba, ktorú vedci obohatili o gén z morského koralu, svieti už pri minimálnom prieniku svetla na červeno, informoval chovateľská firma Yorktown Technologies na svojej internetovej stránke. V snahe zabrániť predaju svietiacej ryby, zaslali už viaceré organizácie protesty americkému Úradu pre dozor nad liečivami (FDA), ktorý dohliada na komerčný predaj geneticky manipulovaných zvierat. Kritici sa obávajú, že potom ako nový geneticky pozmenený druh povolia, nebude už možné takýto vývoj vo svete zastaviť.
Iné svietiace organizmy: Od húb po korytnačky
Svietiace schopnosti nie sú obmedzené len na ryby a morské živočíchy. Vydajte sa v noci do jaskýň Waitomo na Novom Zélande a môžete sa postaviť pod úchvatný baldachýn zo žiarivých hodvábnych nití spriadaných svetielkujúcimi červami. Huby ako tieto vytvárajú v austrálskych lesoch nesmierne zaujímavý obraz. Ich jasná zeleno-modrá farba sa nedá prehliadnuť, ale nie je známe, čo ju spôsobuje. Polemizuje sa, že ich žiarenie v tme môže byť spôsobené kombináciou vedľajších produktov chemických reakcií.
V roku 2015 sa tím výskumníkov stretol s korytnačkou Hawksbill, ktorej jasne vzorovaný pancier vyzeral, že svieti na červeno a na zeleno. Zistili, že odráža modré svetlo, ktoré výskumníci používali, ale neboli si istí, ako presne to robí. Predpokladali, že riasy na chrbte korytnačky mohli vytvoriť tento efekt, ale vedci si stále nie sú istí, čo presne to zapríčinilo.
Videnie v tme: Evolučné prispôsobenie hlbinných rýb
Niektoré chobotnice využívajú svoju svetelnú silu ako protisvetlo - namiesto toho, aby na seba upútali pozornosť, používajú svoje svetlé brucho, aby splynuli. Tvory žijúce vo večných temnotách zhusta pripraví evolúcia o zrak. Populácie, ktoré sa dostali do jaskynných systémov, kam nepreniká slnečné svetlo, sú slepé. Oči im nechýbajú. Oko stavovcov vrátane rýb má sietnicu osadenú dvoma typmi buniek. Tyčinky sú vybavené pigmentom reagujúcim na veľmi slabé žiarenie. Vďaka tomu vidíme aj za šera, ale iba čiernobielo. Za farebné videnie vďačíme bunkám sietnice označovaným ako čapíky s pigmentami reagujúcimi na modrú, zelenú a červenú farbu. Základ svetlocitlivých pigmentov tvorí bielkovinové molekuly opsínom.
Do hĺbok okolo jedného kilometra už nepreniká prakticky žiadny slnečný svit. Jednými z mála zdrojov svetla tu sú chabo svietiace kôrovce, hlavonožce, ryby a v neposlednom rade aj baktérie. Niektorí obyvatelia hlbín svietia do okolia modro, iní zeleno a niektoré ryby vybavila príroda červenými svetlami. Oči väčšiny tvorov žijúcich na slnku by túto chabú podmorskú hru farieb ani neznamenali. Pri hľadaní odpovede preveril tím vedený Zuzanou Musilovou dedičnú informáciu viac ako stovky druhov rýb. Zahrnuli medzi ne aj sedem druhov hlbokomorských rýb, ich dedičnú informáciu už genetici prečítali. Človek a s ním väčšina stavovcov má v dedičnej informácii jeden gén RH1 pre opsín určený na čiernobiele videnie za nedostatku svetla. Väčšina preverených rýb mala v genóme jeden alebo dva gény RH1 a v tomto ohľade nijako nevybočili z obvyklých pomerov panujúcich medzi stavovcami. Tridsaťcentimetrová Stylephorus chordatus z hlbín tropických a subtropických oceánov má v dedičnej informácii hneď päticu génov RH1. Ďalekohľadom podobné oči drobnej rybky Benthosema glaciale sledujú tmu v hlbinách severného Atlantiku okom sa sietnicou vybavenou šesticou génov RH1. Zďaleka nie všetky gény sa v oku hlbokomorských rýb prebúdzajú k činnosti. Benthosema glaciale udržiava v prevádzke tri gény RH1. Stavovce, ktorí používajú k farebnému videniu čapíky, bývajú vybavení zvyčajne tromi až štyrmi opsínom pre zachytenie farieb o rôznej vlnovej dĺžke. Vtáky sú tak vybavení aj k tomu, aby videli ultrafialové žiarenie.
Overenie citlivosti oka hlbinných rýb na rôzne farby je komplikované. Tieto tvory sú adaptované na vysoké tlaky veľkých hĺbok a pokles tlaku po vytiahnutí na hladinu ich zabije. Nemožno ich teda skúmať v laboratóriách. Meraním odozvy týchto pigmentov na svetlo rôznych vlnových dĺžok potom odhalili, že Diretmus argenteus je schopná odlíšiť rôzne farebné odtiene. Vidí modrozelenú farbu zvyškov slnečných lúčov, ktoré k nim ešte prenikajú. Farebný zrak pomáha rybám pri pátraní po koristi, varuje ich pred nepriateľmi a uľahčuje im hľadanie partnerov. Citlivosť oka im zvyšuje aj zvláštne anatomická stavba sietnice. Ako vyplýva z publikovanej štúdie, hlbinné ryby sa prispôsobili k videniu v tme zmnožením génu RH1 počas evolúcie hneď niekoľkokrát. Súvisí to zrejme s tým, že "farebné" opsíny vytvárané v čapíkoch reagujú len na silné svetlo a toho sa v hlbinách zúfalo nedostáva. Často tak prišli hlbinné ryby o gény pre opsíny reagujúce na červenú farbu. Tá sa totiž vytráca zo slnečných lúčov prechádzajúcich vodným stĺpcom ako prvá.
