موجودات شب تاب ( bioluminescent)

حيواناتي که از حس بينايي خود براي پيدا کردن راه خود استفاده مي کنند ، به طور کلي وقتي که نور نباشد ، براي پرسه زدن دچار سختي مي شوند . بعضي ، مثل : جغدها ، چشمان خيلي بزرگي دارند که نور زيادي را جمع مي کنند . آنها همچنين از ديگر حس هاي خود براي جمع آوري اطلاعات درباره ي پيرامون خود استفاده مي کنند .
از طرف ديگر ، انسان ها تلاش زيادي براي توليد منابع نور قابل حمل و اکثراً مصنوعي انجام داده اند از مشعل گرفته تا لامپ هاي معمولي و اخيراً هم LED .برخي از موجودات ، روش کاملاً متفاوتي دارند . آنها خودشان نور توليد مي کنند و آن را در داخل بدن خود به اين طرف و آن طرف مي برند .

عکس شماره ي 1

عکس هايي مانند اين معمولاً براي نشان دادن خاصيت شب تابي استفاده مي شود . (اما بعضي وقتها هم اصلاً به اين خاصيت مربوط نمی شوند) . اين تصوير رويايي ، نتيجه ي انعکاس نور فلاش از يک عروس دريايي است
بسياري از حيوانات از نورهاي توليدي خودشان همانند چراغ قوه و نورافکني که انسان ها استفاده مي کنند ، استفاده مي کنند . اما حيوانات نور را از راه خيلي متفاوت تري نسبت به آنچه که در لامپ هاي ما رخ مي دهد ، توليد مي کنند ، لامپ هاي سنتي نور را با ملتهب کردن يک رشته سيم توليد مي کنند . يک رشته درون لامپ به شدت داغ مي شود و از خود نور ساطع مي کند . اين فرآيند يک اشکال به خصوصي دارد و آن هم اين است که براي توليد گرماي کافي جهت دستيابي به نور مناسب انرژي زيادي تلف مي شود .
حيوانات تابان نورشان را از طريق پديده ي شب تابي توليد مي کنند . در حيوانات شب تاب ، ترکيبات شيميايي با هم ترکيب مي شوند تا درخشش را ايجاد کنند . پيده ي شب تابي خيلي به صرفه تر از ملتهب کردن است . اين پديده نه گرما نياز دارد نه آن را توليد مي کند ، به همين علت گاهي از آن به عنوان نور سرد نام برده مي شود .
دانشمندان از 2500 سال پيش يک طرز تفکر ابتدايي براي تفاوت بين شب تابي و افروختگي ( ملتهب شدن و داغ شدن ) داشته اند . در قرن 17 محققان فعاليت هاي خود را براي يافتن چگونگي توليد نور توسط خود حيوانات را شروع کردند . اما از آنجا که حيوانات مختلف از مواد مختلفي براي توليد نور استفاده مي کنند دانشمندان هنوز دقيقاًنمي دانند که هر کدام از گونه هاي شب تاب چگونه نور توليد مي کنند . در برخي مواد ، دانشمندان نتوانسته اند بفهمند که يک حيوان چرا نور توليد مي کند يا چگونه خاموش و روشن کردن آن را کنترل مي کنند . مطالعه بر روي شب تابي ، سخت است چون بيشتر حيوانات وقتي گرفته مي شوند ، ديگر به شب تابي نمي پردازند . در ديگر موارد ، فرآيند گرفتن اين حيوانات ، به اعضاي توليد کننده ي نور آنها آسيب مي زند .

عکس شماره ي 2

يک گياه توتون که توسط محققان براي بررسي رابطه ي ژن ها با نور سرد ( شب تابي ) استفاده شده است . اين گياه با استفاده از ژن هاي يک کرم شب تاب به طور اساسي دگرگون شده است .

مباني نور :

گرم يا سرد ، نور از يک منبع مي آيد . يک الکترون برانگيخته به طور اساسي ، انرژي موجب حرکت الکترون از مدار خود در اتم به يک سطح بالاتر مي شود . وقتي که الکترون مي خواهد دوباره برگردد ، يک فوتون منتشر مي کند (يا يک بسته کوچک از نور .)

انواع گونه های زنده ي شب تابي :

شما همه جاي سياره ي زمين مي توانيد اشکال زنده شب تابي راپيدا کنيد . در روي زمين ، گونه هاي درخشان قارچ که از چوب پوسيده تغذيه مي کنند ، پديده ي ترسناک شبانه اي را ايجاد مي کنند که به Fox fire معروف است . در برخي از انواع قارچها ، همه ي ساختار ، مي درخشد . در ديگر انواع ، فقط يک قسمت از قارچ نور توليد مي کند .
همچنين حيوانات زميني شب تاب ديگري هم وجود دارند . شامل حشرات ، هزارپاها و کرم ها . يکي از حشرات شب تابي که خيلي شناخته شده اند ، کرم هاي شب تاب ( fire fly) هستند . مردمي که در نزديکي اين حشرات زندگي مي کنند ، اغلب فکر مي کنند که اين نور از حشرات بالغ ساطع مي شود، در حالي لاروها هم به خوبي نور توليد مي کنند . کرم هاي درخشان هم حشره هستند . آنها لاروهاي گونه هاي متنوع مگس ها و سوسک ها هستند . برخي مردم فکر مي کنند که کرم هاي درخشان همان کرم هاي شب تاب هستند ، چون برخي از کرم هاي شب تاب ماده، بال ندارند و بيشتر به کرم شبيه هستند تا حشره .

عکس شماره ي 3

حيوانات شب تاب بيشتر در مناطقي از اقيانوس زندگي مي کنند که نور خورشيد زيادي به آنجا نمي رسد ) .
بيشتر شب تاب هاي دنيا در اقيانوس زندگي مي کنند نه بر روي زمین . اشکال زنده ي شب تاب ها در سر تا سر اعماق اقيانوس ها زندگي مي کنند . اما بيشتر آنها در يک قسمت مشخص زندگي مي کنند . در قسمت تاريک روشن ( Twilight) اين قسمت به نام قسمت بي نور ( Dis photic) هم شناخته مي شود (يا با نام کم نور) .
اين قسمت از لايه ي نورگير آب يا euphotic عميق تر است . اما از قسمت تاريک مطلق اقيانوس بالاتر است . عمق دقيق اين ناحيه به چند عامل بستگي دارد ، ترکيبات آب و خصوصيات کف اقيانوس . اما در کل ، قسمت تاريک روشن بين 660 فوت تا 3300 فوت ( 201 متر تا 1006 متر ) از عمق اقيانوس قرار دارد .
تنها ميزان کمي از نور خورشيد به اين عمق از اقيانوس مي رسد . آب دريا نورهاي قرمز ، نارنجي و زرد را مي گيرد و نور بنفش را پراکنده مي کند . بنابراين نوري که به اين ناحيه مي رسد نوري آبي سبز است . اين به خاطر آن است که نور آبي ـ سبز طول موج کمتري ( انرژي بيشتري ) دارد ، بنابراين مي تواند با اين انرژي اضافه به درون آب نفوذ کند .
خيلي از حيوانات شب تاب در اين عمق زندگي مي کنند . مثل : ستاره ي دريايي ، کرم هاي دريايي ، ماهي ها ، ميگوها و غيره .
بيشتر آنها نوري با طول موج تقريبي 440 تا 479 نانومتر توليد مي کنند . اين ، با نور آبي ـ سبز خورشيد که در اين قسمت اقيانوس وجود دارد ، مطابقت دارد . نور و درخشش اين حيوانات مي تواند مسافت زيادي را طي کند و با نور آمده از بالا ، ترکيب شود . در برخي از نواحي اقيانوس، اين حويانات منبع نور اصلي هستند و خورشيد نقشي ندارد .
حيوانات از شب تابي براي اهداف مختلفي استفاده مي کنند .

نور قرمز اقيانوس :

يک نوع ماهي که در اعماق اقيانوس زندگي مي کند ، مي تواند نور قرمز توليد کند . اين نور در تاريک ترين قسمت ايقانوس مي تواند مسافت زيادي را طي کند . به علاوه ، خيلي از گونه هاي عمق اقيانوس نمي توانند نور قرمز را ببينند ، بنابراين اين ماهي مي تواند پنهان شود و صيد را شکار کند .
در قسمت بعدي مي بينيم که چگونه توليد نور به حيوانات اجازه ي زنده ماندن مي دهد .

چرا حيوانات نور توليد مي کنند ؟

دانشمندان نمي دانند که چرا تمام گونه هاي زنده ي شب تاب مي درخشند . به طور مثال چندين گونه از کرم هاي زميني ،اختفاي شب تاب دارند که منظور آشکار براي آن وجود ندارد . همچنين دليل درخشش برخي از قارچ هاي خوراکي هم نامعلوم است ، اگر چه برخي از دانشمندان نظريه اي دارند که اين کار حشرات را جلب مي کند و هاگ ها به اين طريق پخش مي شوند . تعداد کمي از حيوانات هم شروع به درخشش مي کنند وقتي که حيوانات اطراف آنها شروع به نور دادن مي کنند شروع به درخشش مي کنند و هميشه دليل مشخصي براي اين رفتار وجود ندارد .
اين نامعلومي همانند روي زمين ، در اقيانوس هم وجود دارد . برخي از گونه هاي تک سلولي پلانکتون ها ، که به نام Dino flagellate شناخته مي شوند ، وقتي مضطرب مي شوند ،مي درخشند . جزر و مد ، طوفان ، شنا کردن گونه هاي زنده ي دريايي و کشتي هاي عبوري مي توانند موجب درخشش همزمان تعداد زيادي از اين موجودات شوند . Dina flagellate ها دليل پديده اي که به درياي شيري ( Milky sea) معروف است ، هستند اين پديده موجب درخشش دريا مي شود . بعضي وقتها اين درخشش آنقدر زياد است که موجب تداخل در ناوبري دريايي مي شود .

عکس شماره ي 4

15000 کيلومتر مربع درياي شيري در سواحل آفريقا که از فضا هم مشخص بوده است .
تئوري هشدار سارق ( barglar - alarm) توضيحي ممکن براي اين است که چرا اين واکنش پلانکتون ها به آشفتگي موجب زنده ماندن آنها مي شود . اگر يک lاهي کوچک شروع به خوردن پلانکتون بکند ، پلانکتون مضطرب ، تلالويي از نور از خود ساطع مي کند . اين نور ماهي بزرگ را جذب مي کند که احتمالاً صياد ماهي کوچک است .
به عبارت ديگر ، اين نور ، يک هشدار است که حيوانات بزرگ اطراف را از وجود حيوان کوچک تري آگاه مي کند . چه اما اين سيستم به سادگي برخي از کاربردهاي قابل فهم تر شب تابي نيست :
1 ـ ارتباط : کرم هاي شب تاب با الگوي خاصي به نورپردازي مي پردازند که اغلب براي يافتن يک جفت است .
2 ـ پيدا کردن غذا : در قسمت تاريک روشن اقيانوس ، برخي از ماهيها از نورشان براي پيدا کردن غذا استفاده مي کنند .
3 ـ جذب کردن صيد : برخي از گونه هاي موجودات دريايي ، طعمه ي شب تابي براي جذب کردن يک ماهي ديگر استفاده مي کنند .
4 ـ استتار : در قسمت هاي تاريک تر اقيانوس ، ديدن اجسام در زير محلي که قرار داريد ، سخت است ، اما ديدن نيمرخ سياه رنگ اجسام بالاي سر شما آسان است . ( وقتي چيزي بالاي سر شما باشد ، موجب ديده نشدن نور کم خورشيد که از بالا مي آيد مي شود و اين کار موجب ايجاد يک نيمرخ سياه مي شود ) . به همين دليل برخي از گونه ها ، لکه هاي نوراني در زير بدن خود توليد مي کنند که موجب محو شدن ، شکل اجمالي ( يا خطوط بيروني شکل بدن آنها ) مي شود و به آنها اجازه مي دهد که با نور بالاي سر ترکيب شوند . اين کار به عنوان خنثي کننده روشنايي يا Counter - illumination شناخته مي شود .
4 ـ همرنگي استتاري : يک نوع کوسه وصله اي تاريک در زير بدن خود دارد که وقتي از زير به آن نگاه مي کنيم، به يک ماهي کوچکتر شبيه است . وقتي که يک شکارچي بزرگ تر نزديک مي شود ، کوسه مي تواند يک گاز بزرگ بگيرد و فرار کند . اين کار به کوسه کمک مي کند که حيواناتي را که از خودش بزرگتر و قوي تر هستند ، شکار کند .
5 ـ دفاع : وقتي که برخي از حيوانات مي ترسند، يک ابر سيال نور دهنده از خود منتشر مي کنند . مانند : وقتي که اختاپوس ها از خود ابري از جوهر منتشر مي کنند . ديگر حيوانات از يک نور خيره کننده براي کور کردن شکارچي استفاده مي کنند .
علاوه بر اينکه استفاده هاي متفاوتي از نور مي شود ، اعضاي توليد کننده ي نور شب تاب ، مواد مختلف زيادي را براي توليد نور ، ترکيب مي کنند . در قسمت بعد به مباني اين فرآيند نگاهي مي اندازيم .

چگونه حيوانات نور توليد مي کنند ؟

به طور کلي ، پديده ي شب تابي 2 نوع ماده را در واکنش توليد نور درگير مي کند . يکي از آنها رنگ دانه ي شب تاب يا ( laciferin) است که ماده ي توليد کننده ي نور است . ديگري iuciferase است که آنزيمي است که فرآيند را سرعت مي بخشد ( کاتاليز مي کند ) . در برخي از موارد رنگ دانه ي شب تاب ، يک پروتئين است که به پروتئين نوري ( photo protein) معروف است و در اين حالت ، فرآيند توليد نور به يک يون باردار براي فعال کردن واکنش نياز دارد . عصب شناسي ، شيمي يا ديگر فرآیندهای ناشناخته مي توانند واکنش توليد کننده ي نور را آغاز کنند .
اغلب ، اين فرآيند نياز به حضور برخي از مواد ديگر دارد مثل اکسيژن يا
( ATP. Adeno sinetriphosphate (ATP يک مولکول است که انرژي را ذخيره مي کند و انتقال مي دهد . ATP اين کار را فقط در اورگانيسم هاي زنده و البته مثل بدن انسان انجام مي دهد . واکنش luciferin-luciferase مي تواند محصولات جانبي مثل oxylaciferin و آب توليد کند .

عکس شماره ي 5

هر دو اصطلاح luciferin , luciferase از عبارت اصطلاح لاتين lucifer به معني آورنده ي نور است . اينها اصطلاحات عمومي هستند و نامهاي خاص شيميايي نيستند . مواد متفاوت خيلي زيادي مي توانند مثل اين دو ماده عمل کنند که به اشکال زنده ي شب تاب بستگي دارد . به طور مثال luciferin coelenterazine در شب تابي دريايي خيلي استفاده مي شود . dinoflag ellate ها که غذا را از طريق فتوسنتز به دست مي آوردند ، از يک luciferin ( رنگ دانه شب تاب ) استفاده مي کنند که شبيه کلروفيل است . شب تابي آنها به روشني روزهاي آفتابي است .

عکس شماره ي 6

گونه هاي dinoflag ellate که براي غذا بر فتوسنتز تکيه دارند ، رنگ دانه هاي شب تابي دارند که به کلروفيل شبيه هستند .
همه ي حيوانات ، خودشان نور توليد نمي کنند ، ادامه ي مقاله را بخوانيد که با موجوداتي که براي شب تابي به موجودات ديگر وابسته هستند ، آشنا شويد و بفهميد که نوردهي حيوانات چه سودي براي بشر دارد .

تکامل و نور مشترک :

حيوانات مي توانند اين مواد را در بدن خودشان قرار دهند يا با همزيگري و استفاده از باکتري هاي توليد کننده ي نيرو ، نور توليد کنند . اين باکتري ها در عضو نوري ( light organ) در اورگانيسم بدن حيوان ميزبان ، زندگي مي کنند . باکتري ها تمام وقت ، نور توليد مي کنند . بنابراين براي خاموش و روشن کردن نور ، برخي از حيوانات مي توانند عضو نوري خود را درون بدن خود بکشند . ديگر حيوانات ، اين عضو را با تکه هايي از پوست ، شبيه بهپ لک مي پوشانند . برخي از موجودات زنده از ماده ي فلوئورسنت ، استفاده مي کنند مانند پروتئين سبز فلوئورسنت ( Green fluorescent protein) با علامت GFP تا با آن رنگ نوري را که توليد مي کنند ، تنظيم کنند . ماده ي فلوئورسنت نور آبي ـ سبز را جذب مي کند و آن را با رنگ ديگري ساطع مي کند .

عکس شماره ي 7 و 8

به خاطر اين همه تنوع در رنگ دانه هاي شب تابي ، آنزيم هاي آنها و روش استفاده ي حيوانات از آنها ، بيشتر محققان معتقدند که توانايي توليد نور همزمان و مستقلاً استثنايي براي فرم هاي چند گانه ي حيات هستند . اين حقيقت که حيوانات انگشت شماري در محيط آب شيرين وجود دارند ، از اين تئوري حمايت مي کند . در ضمن موجودات زميني به اندازه ي دنياي عمق اقياوس ها ، موجوديت و حيات نداشته اند . بنابراين حيواناتي که در آنجا زندگي مي کنند زمان زيادي براي پذيرفتن محيط اطراف و تطبيق با آن نداشته اند . به علاوه ، قسمت پاييني بدن حيوانات آب شيرين آنقدر تيره نيستند که منبع نور اضافي نياز داشته باشند .
حيوانات راههاي زيادي براي توليد و استفاده از نور دارند ، و مردم هم استفاده هاي زيادي از نوري که حيوانات توليد مي کنند ، کشف کرده اند . محققان مي توانند موجودات زنده ي تک سلولي شب تابي را استفاده کنند که وقتي مضطرب مي شوند ، از خود نور توليد مي کنند و با اين مسيري که حيوانات در داخل آب طي مي کنند را بيابند . دانشمندان ، همچنين خصوصيت شب تابي را به حيوان هاي غير شب تاب داده اند تا بتوانند تحقيق هايي بر روي پيشرفت بيماري هايي مثل سرطان و آلزايمر انجام دهند . اين تحقيقات اين چنيني مي تواند پديده ي شب تابي را همان طور که براي ديگر موجودات زنده مفيد است ، براي انسان هم سودمند کند .

عکس شماره ي 9

يک ماهي مرکب بالغ ، باکتري هاي شب تاب را در عضو نوري خود قرار مي دهد .

و اما در مورد فلوئور سنس :

چون برخي از حيوان از فلوئورسنس براي نورسازي استفاده مي کنند ، فلوئور سنس و شب تابي طبيعي نيستند . در شب تابي طبيعي 2 يا چند ماده ترکيب مي شوند تا نور توليد کنند . در فلوئورسنس يک ماده يک نور با يک رنگ را مي گيرد و آن را با رنگ ديگري ساطع مي کند .
کپي يا استفاده از مطالب اين مقاله به هر نحو ، بدون ذکر نام مترجم ، منبع و نقل از راسخون ممنوع است و شرعاً هم مجاز نمي باشد .
منبع : How stuff works.com
/س