Weird Science

Światło w ciemności - bioluminescencja łycznika ochrowego

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (6/2017):

Ilustracja

Ples M., Świa­tło w ciem­no­ści - bio­lu­mi­ne­scen­cja łycz­nika och­ro­wego, Bio­lo­gia w Szkole, 6 (2017), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 58 - 63

Dla nau­kowca piękno świata jest często tożs­ame z jego tajem­ni­czo­ścią, ponie­waż to dzięki niej możemy ciągle poszu­ki­wać, badać i doświad­czać nowych zja­wisk. Na szczę­ście nie­prędko poznamy i zro­zu­miemy wszystko, tak że do zba­da­nia nie pozo­sta­nie już nic więcej.

Jed­nym z takich daw­niej tajem­ni­czych, a dziś już dosyć dobrze zba­da­nych feno­me­nów natury jest bio­lu­mi­ne­scen­cja.

To, że daw­niej tego typu zja­wi­ska były postrze­gane jako tajem­ni­cze pod­kre­śla fakt, że wiele z nich zyskało walor mito­twór­czy. Przy­kła­dowo, spo­ty­kane w lasach próchno drzew będące śro­do­wi­skiem życia pew­nych grzy­bów w odpo­wied­nich warun­kach emi­tuje słabą, ale wyraźnie dostrze­galną w ciem­no­ści poświatę. Było to inter­pre­to­wane jako prze­jaw obec­no­ści groźn­ych demo­nów – noc­nic, które miały spro­wa­dzać na manowce samot­nych wędrow­ców [1].

Już w sta­ro­żyt­no­ści Ary­sto­te­les i Pli­niusz Star­szy zau­wa­żyli, że roz­kła­da­jące się drewno w pew­nych przy­pad­kach świeci w ciem­no­ści, zaś Robert Boyle w XVII wieku stwier­dził, że tlen z powie­trza jest zaan­ga­żo­wany w ten pro­ces.

Oczy­wi­ście, temat ten był wyko­rzy­sty­wany także przez auto­rów opo­wie­ści z dresz­czy­kiem – pro­mie­niu­jące sła­bym, zim­nym bla­skiem obiekty były tu wręcz dosko­na­łym rekwi­zy­tem, o czym prze­ko­nuje nas choćby kla­syk lite­ra­tury grozy Howard Phi­lips Love­craft w jed­nym ze swo­ich opo­wia­dań [2].

Bio­lu­mi­ne­scen­cja nie jest wcale takim rzad­kim zja­wi­skiem. Orga­ni­zmy, u których występuje należą do wielu różn­ych grup, np. bak­te­rii Bac­te­ria, pro­ti­stów Pro­ti­sta, grzy­bów Fungi, jamo­ch­ło­nów Coe­len­te­rata, mięcza­ków Molu­sca, sko­ru­pia­ków Cru­sta­cea, owa­dów Insecta, osło­nic Tuni­cata, a nawet ryb Pisces. Zwa­ża­jąc na tak sze­ro­kie roz­pow­szech­nie­nie w przy­ro­dzie, a także na różne mecha­ni­zmy zja­wi­ska, pewne jest, że bio­lu­mi­ne­scen­cja w toku ewo­lu­cji życia na Ziemi pow­stała wiele razy.

Jeśli cho­dzi o przy­kłady bio­lu­mi­ne­scen­cji to pierw­sze przy­cho­dzą na myśl chrząsz­cze Cole­op­tera z rodziny świe­tli­ko­wa­tych (robacz­ków święto­jańs­kich) Lam­py­ri­dae. Na tere­nie Pol­ski występują trzy gatunki świe­tli­ko­wa­tych. Są to:

Naj­bar­dziej znany jest oczy­wi­ście ten ostatni.

W przy­padku świe­tli­ko­wa­tych (podob­nie jak i wielu innych owa­dów) bio­lu­mi­ne­scen­cja pełni rolę atrak­tanta – pomaga zwa­bić ewen­tu­al­nego part­nera.

Wśród innych orga­ni­zmów świe­cących dosyć często są wspo­mi­nane głębi­nowe ryby z rodziny świe­tli­ko­wa­tych Myc­to­phi­dae lub matro­ni­co­wa­tych Cera­tii­dae. U tych ostat­nich organ bio­lu­mi­ne­scen­cyjny jest osa­dzony na wydłu­żo­nym pro­mie­niu płe­twy grz­bie­to­wej. Pow­staje w ten spo­sób illi­cium – spe­cja­li­zo­wany organ słu­żący wabie­niu ofiar tych dra­pieżn­ych ryb [3].

Żyjące w warun­kach mor­skich bak­te­rie świe­cące należą głów­nie do rodza­jów VibrioPho­to­bac­te­rium. Nie są cho­ro­bo­twór­cze i można hodo­wać ich kolo­nie na odpo­wied­nich pożyw­kach. Oczy­wi­ście świa­tło poje­dyn­czej bak­te­rii nie jest możl­iwe do zaob­ser­wo­wa­nia ludz­kim okiem, ale kolo­nie skła­da­jące się z wielu komórek emi­tują już całk­iem wyraźny blask.

Wśród wielu innych cie­ka­wych gatun­ków wyka­zu­jących lumi­ne­scen­cję dosyć trudno zna­leźć jed­nak orga­ni­zmy, których hodowla byłaby łatwa w warun­kach szkol­nej lub domo­wej pra­cowni bio­lo­gicz­nej. Myślę, że dla zawar­cia pierw­szej zna­jo­mo­ści ze świe­cącymi orga­ni­zmami odpo­wied­nie będą pewne gatunki grzy­bów.

Wiele egzo­tycz­nych gatun­ków grzy­bów emi­tuje świa­tło na dro­dze bio­lu­mi­ne­scen­cji. Przy­kła­dem może być tutaj kie­li­cho­wiec poma­rańczowy Ompha­lo­tus ole­a­rius czy spo­krew­niony z nim Ompha­lo­tus illu­dens.

Nie wszy­scy jed­nak wie­dzą, że także grzyby występu­jące w naszych rodzi­mych lasach mają zdol­ność do świe­ce­nia. Wspom­nieć trzeba tutaj opieńkę mio­dową Armil­la­ria mel­lea. Grzyb ten jest sapro­tro­fem i paso­ży­tem - rośnie na drew­nie wielu gatun­ków drzew liścia­stych. Cza­sem spra­wia wra­że­nie, jakby rósł na ziemi, ale jest to jedy­nie złu­dze­nie. Możemy być wtedy pewni, że grzyb zaa­ta­ko­wał korze­nie jakie­goś drzewa. Świa­tło jest wytwa­rzane przez ryzo­morfy opieńki – cha­rak­te­ry­styczne twory, przyj­mu­jące postać sznu­rów pow­sta­łych ze zbi­tej war­stwy grzybni [4].

Z moich doświad­czeń wynika jed­nak, że sto­sun­kowo łatwo można hodo­wać i obser­wo­wać bio­lu­mi­ne­scen­cję w przy­padku innego gatunku grzyba, a kon­kret­nie łycz­nika och­ro­wego Panel­lus stip­ti­cus.

Zanim jed­nak przej­dziemy do doświad­czeń, sądzę, że warto przy­pom­nieć parę infor­ma­cji na temat grzy­bów jako takich.

Grzyby – fascy­nu­jące orga­ni­zmy

Grzyby wyróżnia się w sys­te­ma­tyce jako oddzielne króle­stwo z racji występu­jących w ich przy­padku wyraźn­ych różnic zarówno w sto­sunku do roślin Plan­tae, jak i zwie­rząt Ani­ma­lia.

Orga­ni­zmy z tej grupy żyją we wszyst­kich stre­fach kli­ma­tycz­nych na naszej pla­ne­cie - na lądach, w wodach sło­nych oraz słod­kich. Są też bar­dzo liczne, ponie­waż do tej pory opi­sano około 70 tysięcy gatun­ków, a sza­cuje się, że ta liczba jest mocno zani­żona z różn­ych powo­dów [5].

Grzyby są zasad­ni­czo wie­lo­ko­mór­ko­wymi lub komór­cza­ko­wymi orga­ni­zmami, cho­ciaż ist­nieją także grzyby jed­no­ko­mór­kowe, np. drożdże Sac­cha­ro­my­ces. Są cudzo­żywne, nie posia­dają zdol­no­ści do aktyw­nego ruchu. Ich ściana komór­kowa jest zbu­do­wana z chi­tyny będącej wie­lo­cu­krem.

Grzyby są ple­chow­cami, czyli będąca ich cia­łem grzyb­nia nie jest zróżn­i­co­wana na tkanki i organy. Grzyb­nia jest zbu­do­wana ze spląta­nych pro­stych lub roz­ga­łęzio­nych strzępek two­rzących plek­ten­chymę (tkankę rze­komą, nibyt­kankę).

Odży­wia­nie się grzy­bów może przyj­mo­wać różne formy. Można wyróżnić wśród nich orga­ni­zmy pobie­ra­jące mar­twą mate­rię orga­niczną (sapro­bionty), odży­wia­jące się kosz­tem innych żywych orga­ni­zmów (paso­żyty), a także orga­ni­zmy sym­bio­tyczne. Cie­ka­wostką jest, że ist­nieją też grzyby dra­pieżne polu­jące na drobne zwie­rzęta. Jed­nym z nich jest bocz­niak ostry­go­waty Pleu­ro­tus ostre­a­tus, który oprócz paso­ży­to­wa­nia na żywych drze­wach lub korzy­sta­nia z ich mar­twej tkanki pro­du­kuje odpo­wied­nie sub­stan­cje che­miczne, które para­li­żują żyjące w drew­nie drobne nicie­nie. Strzępki grzyba następ­nie wra­stają w ciała zwie­rząt i pobie­rają z nich sub­stan­cje odżyw­cze [6]. Niek­tóre grzyby wytwa­rzają nawet odpo­wied­nie pułapki utwo­rzone ze strzępek, słu­żące oczy­wi­ście do chwy­ta­nia nie­wiel­kich orga­ni­zmów.

Komórki grzy­bów nie posia­dają pla­sty­dów ani chlo­ro­filu, nie mogą więc pro­wa­dzić foto­syn­tezy. Cha­rak­te­ry­styczne zabar­wie­nie wielu grzy­bów wynika z obec­no­ści spe­cy­ficz­nych barw­ni­ków odkła­da­nych w waku­o­lach lub ścia­nach komór­ko­wych.

Wśród orga­ni­zmów tej grupy można zna­leźć formy zarówno oddy­cha­jące tle­nowo, jak i bez­tle­nowo.

Grzyby jako mate­riały zapa­sowe wyko­rzy­stują podob­nie jak zwie­rzęta tłusz­cze i gli­ko­gen, ale dodat­kowo także cha­rak­te­ry­styczny poli­mer fos­fo­ra­nowy – wolu­tynę.

Spo­soby rozm­na­ża­nia grzy­bów cechuje duża różn­o­rod­ność. Wiele z nich wyka­zuje zdol­ność do rozm­na­ża­nia się płc­iowo i bez­płc­iowo. Trzeba stwier­dzić, że u sto­sun­kowo wielu grup tych orga­ni­zmów rozm­na­ża­nie bez­płc­iowe ma duże zna­cze­nie. Jest to naj­praw­do­po­dob­niej przy­sto­so­wa­nie do jak naj­szyb­szego sko­lo­ni­zo­wa­nia dostęp­nego sub­stratu odżyw­czego. Cie­kawe jest jed­nak, że ist­nieją gatunki rozm­na­ża­jące się wyłącz­nie w spo­sób płc­iowy.

Hodowla i obser­wa­cje

Łycz­nik och­rowy należy do rodziny grzy­bów­ko­wa­tych Myce­na­ceae z rzędu pie­czar­kow­ców Aga­ri­ca­les.

Grzyb ten jest wybit­nie kosmo­po­li­tyczny – występuje na wszyst­kich kon­ty­nen­tach z wyjąt­kiem Antark­tydy. Pospo­li­cie można go też spot­kać w Pol­sce.

Łycz­nik och­rowy żyje na mar­twym i roz­kła­da­jącym się drew­nie. Wyraźnie pre­fe­ruje drewno drzew liścia­stych, ponie­waż jedy­nie bar­dzo rzadko można go dostrzec na drew­nie igla­stym. Chęt­nie występuje na dębach i bukach [7].

Chcąc zaob­ser­wo­wać bio­lu­mi­ne­scen­cję w przy­padku łycz­nika och­ro­wego naj­le­piej zapro­wa­dzić nie­wielką hodowlę tego orga­ni­zmu. Grzyb ten wydaje się szcze­gól­nie odpo­wiedni w tym kie­runku, ponie­waż nie jest on cho­ro­bo­twór­czy. Jest on naj­czę­ściej zali­czany do grzy­bów nie­ja­dal­nych – nie jest więc tru­jący, ale nie spo­żywa się go z powodu nie­przy­jem­nego smaku, ciężk­o­straw­no­ści lub innych przy­czyn.

Nie­stety, nie wszyst­kie popu­la­cje tego grzyba mają zdol­ność pro­du­ko­wa­nia świa­tła. Z badań wynika, że bio­lu­mi­ne­scen­cję wyka­zują głów­nie łycz­niki pocho­dzące ze wschod­nich wybrzeży Ame­ryki Półn­oc­nej, nato­miast nie zaob­ser­wo­wano jej w przy­padku grzy­bów żyjących w Euro­pie, Azji, Nowej Zelan­dii ani w zachod­nich rejo­nach Ame­ryki Półn­oc­nej [8][9]. Z tego powodu musimy się zao­pa­trzyć w żywą kul­turę star­te­rową tego grzyba. Kul­tury takie mogą mieć różną postać płynną lub stałą. Dosyć wygodna jest kul­tura stała w postaci zain­fe­ko­wa­nych grzy­bem kołków drew­nia­nych (Fot.1).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Kołki drew­niane prze­ro­śnięte grzyb­nią łycz­nika och­ro­wego; strzałki wska­zują grzyb­nię widoczną na powierzchni

Jako śro­do­wi­sko życia, a jed­no­cze­śnie pożywkę dla grzyba można wyko­rzy­stać odci­nek grub­szej gałęzi lub konaru dębo­wego, buko­wego lub innego. Ja w swo­ich doświad­cze­niach wyko­rzy­sta­łem odci­nek konaru brzozy Betula o śred­nicy około 10cm i dłu­go­ści około 35cm (Fot.2).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Odci­nek konaru brzozy użyty w doświad­cze­niu

Ważne jest, aby wyko­rzy­stane drewno nie było prze­su­szone, naj­le­piej świeżo ścięte i nie powinno wyka­zy­wać oznak cho­rób. Stan drewna dobrze jest oce­nić też po prze­kroju (Fot.3). Umożl­i­wia to stwier­dze­nie ewen­tu­al­nych wad, których zau­wa­że­nie na powierzchni byłoby utrud­nione.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Poprzeczny prze­krój konaru brzozy

W przy­go­to­wa­nym drew­nie należy następ­nie wywier­cić (np. za pomocą wier­tła do drewna lub świ­dra) otwory o śred­nicy mini­mal­nie więk­szej od śred­nicy posia­da­nych kołków i o głębo­ko­ści odpo­wia­da­jącej ich dłu­go­ści (Fot.4).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Wier­ce­nie otwo­rów w drew­nie

Do tak przy­go­to­wa­nych otwo­rów należy wpro­wa­dzić kołki z grzyb­nią (Fot.5).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Kołek w otwo­rze

Kołki należy oczy­wi­ście wbić w otwory tak, by nie wysta­wały na zew­nątrz (Fot.6A). Kolejną ważną rze­czą, jaką musimy zro­bić jest zala­nie otwo­rów, wraz z tkwiącymi w nich kołk­ami cie­kłą ste­a­ryną lub para­finą (Fot.6B). Para­finę lub ste­a­rynę naj­ła­twiej uzy­skać poprzez sto­pie­nie świecy – naj­lep­sze tutaj są egzem­pla­rze zwy­kłe, bez dodat­ków zapa­cho­wych.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Przy­go­to­wa­nie hodowli grzyba: A – kołek wbity w otwór w drew­nie, B – otwór zabez­pie­czony ste­a­ryną

Zala­nie otwo­rów krzep­nącą w tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej para­finą lub ste­a­ryną ma na celu począt­kowe zabez­pie­cze­nie grzyba przed wysch­nięciem.

Doko­nu­jąc ino­ku­la­cji umie­ści­łem w kło­dzie 10 kołków z grzyb­nią w opi­sany wyżej spo­sób.

Trzeba pamiętać, że grzy­bowi należy zapew­nić odpo­wied­nie warunki roz­woju. Nie znosi on zbyt sil­nego prze­su­sze­nia, ale niew­ska­zana jest też prze­sadna wil­got­ność. Dobrym roz­wiąza­niem jest umiesz­cze­nie kłody w zamy­ka­nym pojem­niku z two­rzywa sztucz­nego, na którego dnie umiesz­czono kilka warstw bibuły utrzy­my­wa­nej w sta­nie ciągłej wil­got­no­ści. Bibułę co jakiś czas należy wymie­niać, tak by nie dopu­ścić do roz­woju grzy­bów ple­śnio­wych. Pamiętajmy, że grzyby te oddy­chają tle­nowo, więc pojem­nik nie powi­nien być ide­al­nie szczelny. W prak­tyce wystar­czy kilka nie­wiel­kich otwo­rów w pokry­wie lub deli­katne prze­wie­trza­nie pojem­nika co kilka dni.

Grzy­bom nie jest potrzebne do życia świa­tło, a zbyt silne pro­mie­nio­wa­nie sło­neczne może im wręcz zasz­ko­dzić. Dla­tego naj­le­piej jest, jeśli mate­riał, z którego jest wyko­nany pojem­nik nie prze­pusz­cza zbyt wiele świa­tła.

Tem­pe­ra­tura w cza­sie hodowli powinna wyno­sić powy­żej 20°C. Według wielu źródeł bio­lu­mi­ne­scen­cja przyj­muje naj­wyższą efek­tyw­ność w tem­pe­ra­tu­rze 22°C.

Teraz należy się uzbroić w cier­pli­wość, ponie­waż w zależn­o­ści od warun­ków kolo­ni­za­cja drewna może zająć grzy­bowi od kilku tygodni do kilku mie­sięcy.

Oka­zuje się jed­nak, że w przy­padku łycz­nika och­ro­wego już sama grzyb­nia wyka­zuje wyraźną i łatwą do zaob­ser­wo­wa­nia gołym okiem bio­lu­mi­ne­scen­cję. Spójrzmy na Fot.7. Możemy zau­wa­żyć, że biała puszy­sta grzyb­nia pora­sta powierzch­nię zain­fe­ko­wa­nego kołka drew­nia­nego.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Grzyb­nia łycz­nika pora­sta­jąca drew­niany kołek (zazna­czona strzałką)

Jeśli jed­nak będziemy obser­wo­wać ten sam obiekt w ciem­no­ści, to po przy­zwy­cza­je­niu oczu do warun­ków oświe­tle­nia zau­wa­żymy emi­sję świa­tła o bar­wie zie­lo­nej. Można ją z łatwo­ścią uch­wy­cić na foto­gra­fii o wydłu­żo­nym cza­sie eks­po­zy­cji (Fot.8).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Bio­lu­mi­ne­scen­cja grzybni łycz­nika och­ro­wego (ISO­12800, 30s)

Warto więc co pewien czas oglądać w ciem­no­ści kłodę, na której roz­wija się grzyb, ponie­waż po pew­nym cza­sie można zau­wa­żyć wyraźne świe­ce­nie, nawet w rejo­nach odle­głych od miejsc ino­ku­la­cji.

Owoc­niki łycz­nika także są bar­dzo efek­towne, ale ich uzy­ska­nie bywa pro­ble­ma­tyczne. Trudno jest jed­no­znacz­nie wska­zać warunki w jakich ten grzyb wyksz­tałca owoc­niki – pole­cam poek­s­pe­ry­men­to­wać w tym kie­runku. Cza­sem docho­dzi do wyksz­tałc­e­nia na powierzchni zaa­ta­ko­wa­nego drewna cha­rak­te­ry­stycz­nych struk­tur, nie będących jed­nak wła­ści­wymi owoc­ni­kami. Są one wydłu­żone, ostro zakończone, a cza­sem nawet roz­ga­łęzione (Fot.9).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Grzyb na powierzchni drewna

W tym przy­padku także można zare­je­stro­wać wyraźną bio­lu­mi­ne­scen­cję – jej inten­syw­ność jest więk­sza niż samej grzybni (Fot.10).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Foto­gra­fia tego samego obiektu co na Fot.9, widoczna bio­lu­mi­ne­scen­cja (ISO­100, 340s)

Naj­więk­szą satys­fak­cję zapew­nia jed­nak uzy­ska­nie owoc­ni­ków hodo­wa­nego grzyba. Ich trzon ma dłu­gość 1-2cm. Śred­nica kape­lu­sza wynosi naj­czę­ściej od 1cm do 4cm, a jego ksz­tałt jest naj­czę­ściej okrągły lub ner­ko­waty. Kolor kape­lu­sza jest och­rowy (Fot.11A). Obser­wa­cja w ciem­no­ści ponow­nie ujaw­nia piękną bio­lu­mi­ne­scen­cję.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.11 – Owoc­nik łycz­nika och­ro­wego wyra­sta­jący z kawałka drewna; A – wygląd przy świe­tle dzien­nym, B – wygląd w ciem­no­ści, widoczna bio­lu­mi­ne­scen­cja (ISO­200, 210s)

Hyme­no­for to część owoc­nika grzyba, na powierzchni której znaj­duje się hyme­nium – war­stwa grzybni pro­du­ku­jąca zarod­niki. Struk­tura ta u łycz­nika och­ro­wego ma postać bla­szek (Fot.12). Niek­tóre blaszki nie docho­dzą do trzonu – są to tak zwane między­blaszki [10].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.12 – Blasz­ko­waty hyme­no­for łycz­nika och­ro­wego

Obser­wu­jąc w ciem­no­ści spód kape­lu­sza można z łatwo­ścią stwier­dzić, że to wła­śnie blaszki są naj­sil­niej­szym źródłem bio­lu­mi­ne­scen­cji (Fot.13).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.13 – Bio­lu­mi­ne­scen­cja hyme­no­foru (ISO­100, 250s)

Wysyp zarod­ni­ków jest jasno­o­ch­rowy. Zarod­niki są bar­dzo małe, elip­so­i­dalne, o gład­kiej powierzchni.

Hodu­jąc łycz­nika na drew­nie i w razie potrzeby prze­no­sząc frag­menty grzybni na nowe sub­straty można utrzy­my­wać go przy życiu całymi latami, ciągle obser­wu­jąc fascy­nu­jące zja­wi­sko bio­lu­mi­ne­scen­cji. Pole­cam także poek­s­pe­ry­men­to­wać z innymi gatun­kami drewna, a także odmien­nymi pożyw­kami.

Wyja­śnie­nie

Bio­lu­mi­ne­scen­cja jest wła­ści­wie szcze­gól­nym przy­pad­kiem che­mi­lu­mi­ne­scen­cji. Zja­wi­sko to polega na emi­sji świa­tła będącej wyni­kiem zacho­dze­nia pew­nych reak­cji che­micz­nych. Taki rodzaj lumi­ne­scen­cji wyka­zuje wiele różn­ych sub­stan­cji otrzy­ma­nych sztucz­nie. W swo­jej pra­cowni syn­te­zo­wa­łem odpo­wied­nie sub­stan­cje i obser­wo­wa­łem m.in. nie­bie­ską che­mi­lu­mi­ne­scen­cję lumi­nolu C8H7N3O2, żółt­o­zie­loną lofiny C21H16N2 i zróżn­i­co­waną względem barwy (zależną od wyko­rzy­sta­nego barw­nika flu­o­re­scen­cyj­nego) z wyko­rzy­sta­niem pochod­nych kwasu szcza­wio­wego, np. szcza­wianu bis(2,4,6-tri­ch­lo­ro­fe­nylu) C14H4Cl6O4 (Fot.14). Przy­znam, że uzy­skany efekt w każdym przy­padku jest naprawdę inte­re­su­jący [11][12].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.14 – Che­mi­lu­mi­ne­scen­cja; A – lumi­nol, B – lofina, C - szcza­wian bis(2,4,6-tri­ch­lo­ro­fe­nylu) z dodat­kiem zróżn­i­co­wa­nych barw­ni­ków flu­o­re­scen­cyj­nych

Oczy­wi­ście ist­nieje także wiele innych przy­kła­dów che­mi­lu­mi­ne­scen­cji, zarówno odno­szących się do związ­ków orga­nicz­nych, jak i nie­or­ga­nicz­nych. Jed­nym z pierw­szych zna­nych przy­kła­dów che­mi­lu­mi­ne­scen­cji było zimne świa­tło pow­sta­jące pod­czas utle­nia­nia bia­łej odmiany alo­tro­po­wej fos­foru P, odkryte już w XVII wieku przez Hen­niga Branda [13].

W przy­padku zwie­rząt czy innych orga­ni­zmów za świe­ce­nie odpo­wiada także fakt, że pro­du­kują one pewne sub­stan­cje che­miczne, pod­czas utle­nia­nia których docho­dzi do che­mi­lu­mi­ne­scen­cji.

Związki odpo­wie­dzialne za bio­lu­mi­ne­scen­cję zbior­czo nazywa się lucy­fe­ry­nami. Trzeba jed­nak zazna­czyć, że lucy­fe­ryny różn­ych orga­ni­zmów zna­cząco się różnią, między innymi pod względem budowy. Wzór struk­tu­ralny lucy­fe­ryny robacz­ków święto­jańs­kich C11H8N2O3S2 przed­sta­wia Rys.1.

Ilustracja
Rys.1 – Wzór struk­tu­ralny lucy­fe­ryny robacz­ków święto­jańs­kich

Reak­cję utle­nia­nia lucy­fe­ryn kata­li­zują enzymy nazy­wane z kolei lucy­fe­ra­zami.

Należy tu zau­wa­żyć, że niek­tóre orga­ni­zmy same pro­du­kują potrzebne do bio­lu­mi­ne­scen­cji sub­stan­cje (np. robaczki święto­jańs­kie), nato­miast inne wyko­rzy­stują w tym celu zamiesz­ku­jące ich ciało bak­te­rie (wiele ryb).

Grzyb­nia łycz­nika och­ro­wego zawiera pewne ilo­ści cha­rak­te­ry­stycz­nego seskwi­ter­penu, który został nazwany pana­lem C15H18O5 (Rys.2).

Ilustracja
Rys.2 – Wzór struk­tu­ralny panalu

Stwier­dzono też, że w bio­lu­mi­ne­scen­cji uczest­ni­czą naj­praw­do­po­dob­niej dwie pochodne panalu: PS-A i PS-B. Do emi­sji świa­tła docho­dzi w cza­sie utle­nia­nia wspom­nia­nych sub­stan­cji nad­tlen­kiem wodoru H2O2 w śro­do­wi­sku o odpo­wied­nim pH, w obec­no­ści pierw­szo­rzędo­wych amin i jonów żelaza(II) [14].

Funk­cja bio­lu­mi­ne­scen­cji u grzy­bów jest ciągle dys­ku­syjna. Cza­sem postu­luje się, że ma ona wabić sta­wo­nogi, poma­ga­jące następ­nie w roz­prze­strze­nia­niu zarod­ni­ków. U więk­szo­ści grzy­bów jed­nak bio­lu­mi­ne­scen­cję prze­ja­wia jedy­nie grzyb­nia, a nie owoc­niki – wydaje się to zaprze­czać wspom­nia­nemu przy­pusz­cze­niu.

Wydaj­ność bio­lu­mi­ne­scen­cji jako pro­cesu prze­miany ener­gii jest bar­dzo wysoka. Żarówka wol­fra­mowa zmie­nia w świa­tło mak­sy­mal­nie kilka pro­cent zuży­wa­nej przez nią ener­gii, pod­czas gdy owady świe­cące prze­ksz­tałc­ają w świa­tło nawet ponad 80% ener­gii prze­zna­czo­nej na ten cel [15].

W razie pro­ble­mów z wyko­na­niem podob­nych doświad­czeń lub przy oka­zji wszel­kich pytań zachęcam, aby napi­sać do mnie pod wska­zany poni­żej adres poczty elek­tro­nicz­nej.

Lite­ra­tura:

Auto­rem foto­gra­fii i rysun­ków jest Marek Ples.

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa