ბიოლუმინესცენცია (თარგმნილია ბერძნულიდან "bios" - სიცოცხლე და ლათინური "lumen" - სინათლე) არის ცოცხალი ორგანიზმების უნარი, ასხივონ შუქი. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე საოცარი ფენომენი. ბუნებაში არც თუ ისე ხშირად გვხვდება. Რას გავს? Მოდი ვუყუროთ:

10 მბზინავი პლანქტონი

ფოტო 10. მბზინავი პლანქტონი, მალდივები

მბზინავი პლანქტონი გიპსლენდის ტბაში, ავსტრალია. ეს ბზინვარება სხვა არაფერია, თუ არა ბიოლუმინესცენცია - ქიმიური პროცესები ცხოველთა სხეულში, რომლის დროსაც გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყოფა სინათლის სახით. თავისი ბუნებით გასაოცარი, ბიოლუმინესცენციის ფენომენს გაუმართლა არა მხოლოდ დანახვა, არამედ ფოტოგრაფი ფილ ჰარტი (ფილ ჰარტი).

9 მბზინავი სოკო

ფოტოზე ნაჩვენებია Panellus stipticus. ბიოლუმინესცენციის მქონე რამდენიმე სოკოდან ერთ-ერთი. ამ ტიპის სოკო საკმაოდ გავრცელებულია აზიაში, ავსტრალიაში, ევროპასა და ჩრდილოეთ ამერიკაში. ის იზრდება ჯგუფურად მორებზე, ღეროებზე და ფოთლოვანი ხეების ტოტებზე, განსაკუთრებით მუხაზე, წიფელზე და არყზე.

8. მორიელი

ფოტოზე ჩანს მორიელი, რომელიც ანათებს ულტრაიისფერი შუქის ქვეშ. მორიელები არ ასხივებენ საკუთარ შუქს, მაგრამ ისინი ანათებენ უხილავი ნეონის სინათლის სხივის ქვეშ. საქმე იმაშია, რომ მორიელის გარე ჩონჩხში არის ნივთიერება, რომელიც უბრალოდ ასხივებს თავის შუქს ულტრაიისფერი გამოსხივების ქვეშ.

7. Glowworms Waitomo Caves, ახალი ზელანდია

მბზინავი კოღოს ლარვები ცხოვრობენ ახალ ზელანდიაში, ვაიტომოს გამოქვაბულში. ისინი ფარავს მღვიმის ჭერს. ეს ლარვები ტოვებენ კაშკაშა ლორწოს, 70-მდე ჭიაზე. ეს მათ ეხმარება დაიჭირონ ბუზები და ღორები, რომლებითაც იკვებებიან. ზოგიერთ სახეობაში ასეთი ძაფები შხამიანია!

6 მბზინავი მედუზა, იაპონია

ფოტო 6. კაშკაშა მედუზა, იაპონია

იაპონიაში, ტოიამას ყურეში საოცარი სანახაობის დანახვა შეიძლებოდა - ყურის ნაპირზე ათასობით მედუზა გამოირეცხა. უფრო მეტიც, ეს მედუზები დიდ სიღრმეზე ცხოვრობენ და გამრავლების პერიოდში ისინი ზედაპირზე ამოდიან. ამ დროს ისინი ხმელეთზე დიდი რაოდენობით ჩამოიყვანეს. გარეგნულად, ეს სურათი ძალიან მოგვაგონებს მანათობელ პლანქტონს! მაგრამ ეს ორი სრულიად განსხვავებული რამაა.

5. მანათობელი სოკო (Mycena lux-coeli)

რასაც აქ ხედავთ არის ანათებს Mycena lux-coeli სოკო. ისინი იზრდებიან იაპონიაში წვიმების სეზონზე დაცემულ ჩინკუაპინის ხეებზე. ეს სოკო ასხივებს სინათლეს ნივთიერების ლუციფერინის წყალობით, რომელიც იჟანგება და გამოსცემს ამ ინტენსიურ მომწვანო-თეთრ ბზინვარებას. ძალიან სასაცილოა, რომ ლათინურად ლუციფერუ ნიშნავს "გამცემის შუქს". ვინ გაიგებს! ეს სოკო მხოლოდ რამდენიმე დღე ცოცხლობს და წვიმის დასრულების შემდეგ კვდება.

4. ოსტრაკოდის სიკაშკაშე Cypridina hilgendorfii, იაპონია

Cypridina hilgendorfii - ასე ჰქვია მოლუსკების სირაქლემას, პაწაწინა (უმეტესად არაუმეტეს 1-2 მმ), გამჭვირვალე ორგანიზმებს, რომლებიც ცხოვრობენ იაპონიის სანაპირო წყლებში და ქვიშაში. ისინი ანათებენ ნივთიერების ლუციფერინის წყალობით.

საინტერესო ფაქტია, რომ მეორე მსოფლიო ომის დროს იაპონელებმა შეაგროვეს ეს კიბოსნაირები ღამით სინათლის მისაღებად. ამ ორგანიზმების წყალში დასველების შემდეგ ისინი კვლავ იწყებენ ბზინვარებას.

3. ანათებს ციცინათელები

ფოტო 3. ციცინათელების ხანგრძლივი ექსპოზიციის ფოტო

ასე გამოიყურება ციცინათელების ჰაბიტატი, გადაღებული ნელი ჩამკეტის სიჩქარით. ციცინათელები ანათებენ საპირისპირო სქესის ყურადღების მისაქცევად.

2. მანათობელი ბაქტერია

მანათობელი ბაქტერიები საოცარი ბუნებრივი მოვლენაა. ბაქტერიებში სინათლე წარმოიქმნება ციტოპლაზმაში. ცხოვრობენ ძირითადად ზღვის წყალში, ნაკლებად ხშირად ხმელეთზე. ერთი ბაქტერია თავისთავად ასხივებს ძალიან სუსტ, თითქმის უხილავ შუქს, მაგრამ როდესაც ისინი დიდი რაოდენობით არიან, ანათებენ უფრო ინტენსიური, ძალიან სასიამოვნო ლურჯი შუქით.

1. მედუზა (Aequorea Victoria)

1960-იან წლებში იაპონურ-ამერიკელმა მეცნიერმა ოსამუ შიმომურამ ნაგოიას უნივერსიტეტში აღმოაჩინა ლუმინესცენტური ცილა აეკვორინი მედუზა Aequorea victoria-დან. შიმომურამ აჩვენა, რომ აეკვორინი ინიცირებულია კალციუმის იონებით ჟანგბადის გარეშე (დაჟანგვა). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სინათლის გამოსხივებული ფრაგმენტი თავისთავად არ არის ცალკე სუბსტრატი, არამედ სუბსტრატი, რომელიც მტკიცედ არის დაკავშირებული ცილასთან. ამან, თავის მხრივ, დიდი წვლილი შეიტანა არა მხოლოდ მეცნიერებაში, არამედ მედიცინაშიც. 2008 წელს შიმომურას მიენიჭა ნობელის პრემია მისი მუშაობისთვის.

ბიოლუმინესცენცია არის ცოცხალი ორგანიზმების ბზინვარების უნარი. იგი ეფუძნება ქიმიურ პროცესებს, რომლებშიც გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყოფა სინათლის სახით. ბიოლუმინესცენცია ემსახურება მტაცებლის, თანამოაზრეების მოზიდვას, კომუნიკაციას, გაფრთხილებას, შენიღბვას ან შეკავებას.

მეცნიერები თვლიან, რომ ბიოლუმინესცენცია გაჩნდა ანაერობული ცხოვრების აერობულ ფორმებზე გადასვლის ეტაპზე, როგორც უძველესი ბაქტერიების დამცავი რეაქცია "შხამთან" - ჟანგბადთან მიმართებაში, რომელსაც მწვანე მცენარეები ათავისუფლებდნენ ფოტოსინთეზის დროს. ბიოლუმინესცენცია გვხვდება ბაქტერიებში, სოკოებში და ცხოველთა კლასის წარმომადგენლების საკმაოდ ფართო სპექტრში - პროტოზოებიდან აკორდებამდე. მაგრამ განსაკუთრებით ხშირია კიბოსნაირებს, მწერებსა და თევზებს შორის.

ბაქტერიები ეხმარებიან ორგანიზმებს სინათლის „შექმნაში“, ან ისინი დამოუკიდებლად უმკლავდებიან ამ ამოცანას. ამ შემთხვევაში სინათლეს შეუძლია გამოასხივოს როგორც სხეულის მთელი ზედაპირი, ასევე სპეციალური ორგანოები - ჯირკვლები, ძირითადად კანის წარმოშობისა. ეს უკანასკნელი გვხვდება ბევრ საზღვაო ცხოველში, ხოლო ხმელეთის ცხოველთა შორის - მწერებში, ზოგიერთ მიწის ჭიაში, ასტოფეხებში და ა.შ.

ციცინათელა

ალბათ ყველაზე ცნობილი ბიოლუმინესცენტებიდან. ციცინათელა ოჯახი ( Lampyridae) აქვს დაახლოებით 2000 სახეობა. ტროპიკები და სუბტროპიკები შეიძლება დაიკვეხნონ ამ ხოჭოების უდიდესი მრავალფეროვნებით, მაგრამ ყოფილი სსრკ-ს ტერიტორიაზე ამ მწერების მხოლოდ შვიდი გვარი და დაახლოებით 20 სახეობა იყო. ისე, მათ სჭირდებათ სინათლე არა იმისთვის, რომ „გაგვინათოს ის ყველაზე ბნელ ღამეს“, არამედ ერთმანეთთან კომუნიკაციისთვის, იქნება ეს მამრების გამოძახების სიგნალები ქალის ძიებაში, მიმიკა (გარემოს განათების ქვეშ, მაგალითად, ნათურის შუქი ან მთვარე, რომელიც ანათებს ბალახს), ტერიტორიის დაცვა და ა.შ.

ჩვეულებრივი ციცინათელა / ©Flickr

Ღამის სინათლე

Noctiluca scintillans, ანუ ღამის სინათლე, ეკუთვნის ეგრეთ წოდებულ დინოფლაგელატების სახეობებს. ზოგჯერ მათ ასევე უწოდებენ დინოფლაგელატებს ფოტოსინთეზის უნარის გამო. ფაქტობრივად, მათი უმეტესობა ფლაგელატებია განვითარებული უჯრედშიდა გარსით. სწორედ დინოფლაგელატები არიან ცნობილი „წითელი ტალღების“ დამნაშავეები, ფენომენები, როგორც საშიში, ასევე ლამაზი. მაგრამ განსაკუთრებით ბრწყინვალე, რა თქმა უნდა, არის ღამის განათების ლურჯი „განათება“, რომლის დაკვირვებაც ღამით ზღვების, ოკეანეებისა და ტბების წყლებშია შესაძლებელი. ორივე წითელი ფერი და ლურჯი ბზინვარება გამოწვეულია წყალში ამ საოცარი პაწაწინა ორგანიზმების სიმრავლით.

ღამის განათებით განათებული წყალი / ©Flickr

მეთევზე

მეთევზის ფორმის ძვლოვანი თევზის ამ უდანაშაულო ტიპმა მიიღო სახელი მისი უკიდურესად არამიმზიდველი გარეგნობის გამო. თავად განსაჯეთ:

ღრმა ზღვის ბერი თევზი / ©Flickr

ზღვის ეშმაკებს აქვთ „მალოკლუზია“, რის გამოც მათი პირი მუდმივად ღიაა და მისგან ბასრი წვეტიანი კბილები გამოდის. თევზის სხეული დაფარულია დიდი რაოდენობით კანის წარმონაქმნებით, ტუბერკულოზებითა და დაფებით. გასაკვირი არ არის, რომ ამ ზღვის "კვაზიმოდოებს" ურჩევნიათ დიდ სიღრმეზე ცხოვრება - როგორც ჩანს, ასე იმალებიან ბოროტი თვალებისგან. მაგრამ სერიოზულად, ეს თევზი ძალიან საინტერესოა. წყალქვეშა სამყაროს სხვა მკვიდრთაგან, სხვა საკითხებთან ერთად, ისინი გამოირჩევიან ზურგის ფარფლის წინა ნაწილით, რომელიც უშუალოდ პირის ზემოთ მდებარეობს. ეს მანათობელი "ფანარი" ბერ-თევზებს სჭირდებათ არა გზის გასანათებლად, არამედ მტაცებლის მოსაზიდად.

სოკოს კოღოები

არანაკლებ გასაკვირია სხვა ბიოლუმინესცენტები - სოკოვანი კოღოების გვარი სოკოვანი კოღოების ოჯახიდან. ამ გვარს ადრე ეწოდებოდა ბოლიტიფილარაც ნიშნავს „სოკოს მოყვარულს“. ახლა მას დაარქვეს სახელი არაქნოკამპა- "ობობის ლარვა". ფაქტია, რომ ამ კოღოს ლარვა ნამდვილ ბადეებს ქსოვს. დღის სინათლეზე ახლად გამოჩეკილი ლარვები მხოლოდ 3-5 მმ სიგრძისაა, მაგრამ განვითარების ბოლო ეტაპზე 3 სმ-მდე იზრდებიან. სწორედ ლარვის სტადიაზე ატარებენ ეს კოღოები სიცოცხლის უმეტეს ნაწილს, შესაბამისად, მტაცებლის შესანახი და მოზიდვის მიზნით, ისინი ქსოვენ გამოქვაბულების ჭერს, როგორც აბრეშუმის ბუდეს, ჩამოკიდებული წებოვანი ძაფების ბოლოებზე, რომლებიც ანათებენ საკუთარ სხეულს. გავრცელებულია ავსტრალიასა და ახალ ზელანდიაში გამოქვაბულებსა და გროტოებში.

სოკოს კოღოს ლარვები / ©Flickr

ნეონის სოკო

სამწუხაროდ, ბუნების ეს სასწაული არის განსაცვიფრებლად ლამაზი luminescent სოკო. ქლოროფოს მიკენათქვენ ვერ იპოვით მას ჩვენს მხარეში. სანახავად უნდა წახვიდე იაპონიაში ან ბრაზილიაში. დიახ, და იქ მოგიწევთ ლოდინი წვიმების სეზონზე, როდესაც ეს საოცარი მწვანე სოკო გამოჩნდება სიტყვასიტყვით "აალებული" სპორებიდან.

ეს სასწაული საკვებია თუ არა, უცნობია. თუმცა, ცოტა ადამიანი გაბედავს სუფრაზე ასეთი მანათობელი თეფშის მიტანას. თუ მაინც გადაწყვეტთ მის ძებნას, გირჩევთ, გადახედოთ ხის ტოტების ძირს, ჩამოცვენილ ან მოჭრილ ტოტებს, ფოთლების გროვას ან უბრალოდ ნესტიან ნიადაგს.

ნეონის სოკო / ©Flickr

გიგანტური კალმარი

ეს არის ყველაზე დიდი ბიოლუმინესცენტური კალმარი ( ტანინგია დანაე) და ზოგადად ამ ცხოველების ყველაზე ლამაზი სახეობა. მეცნიერებამ იცის ნიმუში, რომლის სიგრძე იყო 2,3 მ, ხოლო წონა დაახლოებით 161 კგ! თუმცა, არც ისე ადვილია ამ დიდებული სიმპათიური მამაკაცის ნახვა: ის ცხოვრობს დაახლოებით 1000 მ სიღრმეზე და გვხვდება ტროპიკულ და სუბტროპიკულ წყლებში. მიუხედავად სილამაზისა ტანინგია დანაე- აგრესიული მტაცებელი. მსხვერპლზე დარტყმის წინ კალმარი ასხივებს სინათლის მოკლე ციმციმებს საცეცებზე განლაგებული სპეციალური ორგანოების დახმარებით. რისთვის არის ეს ციმციმები? ისე, აშკარად არა იმისთვის, რომ მსხვერპლი "გააფრთხილო". მეცნიერები თვლიან, რომ ისინი საჭიროა ან ღრმა ზღვის მაცხოვრებლების დასაბრმავებლად, ან სამიზნემდე მანძილის შესაფასებლად. ფერადი შოუ კი ცხოველს მდედრის შეცდენაში ეხმარება.

გიგანტური ბიოლუმინესცენტური კალმარი / ©Flickr

თანამედროვე „ოქროს თევზი“ უნდა იყოს ნანომასშტაბიანი და ფლუორესციული იყოს მომწვანო შუქით

მრავალი წლის განმავლობაში, მწვანე ფლუორესცენტური ცილა (GFP) უსარგებლო ბიოქიმიურ ცნობისმოყვარეობად ჩანდა, მაგრამ 1990-იან წლებში იგი გახდა ღირებული ინსტრუმენტი ბიოლოგიაში. ეს უნიკალური ბუნებრივი მოლეკულა ფლუორესცირდება, ისევე როგორც სინთეზური საღებავები, მაგრამ მათგან განსხვავებით უვნებელია. GFP-ის დახმარებით თქვენ ხედავთ, როგორ იყოფა უჯრედი, როგორ გადის იმპულსი ნერვულ ბოჭკოზე ან როგორ „დასახლდება“ მეტასტაზები ლაბორატორიული ცხოველის სხეულში. დღეს ნობელის პრემია ქიმიაში გადაეცემა სამ მეცნიერს, რომლებიც მუშაობენ აშშ-ში ამ ცილის აღმოჩენისა და განვითარებისთვის.

ახალი ცილის პირველი ნაწილის მისაღებად მკვლევარებმა მედუზები ხელის ბადეებით დაიჭირეს - პუშკინის ზღაპრიდან მოხუცი კაცივით ისროლეს ბადე. ყველაზე გასაოცარი ის არის, რომ ამ მედუზებისგან გამოყოფილი უცნაური ცილა რამდენიმე ათწლეულში ნამდვილ „ოქროს თევზად“ იქცა, რომელიც ასრულებს უჯრედული ბიოლოგების ყველაზე სანუკვარ სურვილებს.

რა არის GFP?

GFP მიეკუთვნება ცოცხალ ორგანიზმებში მოლეკულების უდიდეს და მრავალფეროვან ჯგუფს, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მრავალ ბიოლოგიურ ფუნქციაზე - ცილებს. ის მართლაც მწვანე ფერისაა, მიუხედავად იმისა, რომ ცილების უმეტესობა არ არის შეღებილი (აქედან გამომდინარეობს მათი სახელი - ცილა).

რამდენიმე ფერად ცილას აქვს ფერი არაცილოვანი მოლეკულების - „მაკევეიტების“ არსებობის გამო. მაგალითად, ჰემოგლობინი ჩვენს სისხლში შედგება არაცილოვანი, წითელ-ყავისფერი ჰემის მოლეკულისა და უფერო ცილის ნაწილისგან, გლობინისგან. GFP არის სუფთა ცილა "დანამატების" გარეშე: ჯაჭვის მოლეკულა, რომელიც შედგება უფერო "ბმულებისგან" - ამინომჟავებისგან. მაგრამ სინთეზის შემდეგ, თუ არა სასწაული, მაშინ მაინც ხდება ხრიკი: ჯაჭვი იკეცება "ბურთად", იძენს მწვანე ფერს და შუქის გამოსხივების უნარს.

მედუზის უჯრედებში GFP მუშაობს სხვა პროტეინთან ერთად, რომელიც ასხივებს ლურჯ შუქს. GFP შთანთქავს ამ სინათლეს და ასხივებს მწვანეს. რატომ ანათებს ღრმა ზღვის მედუზა Aequorea victoria მწვანედ, მეცნიერებს ჯერ კიდევ არ ესმით. ციცინათელებთან ყველაფერი მარტივია: შეჯვარების სეზონზე მდედრი ანთებს „შუქურს“ მამაკაცებისთვის - ერთგვარი ქორწინების განცხადება: მწვანე, 5 მმ სიმაღლის, ეძებს ცხოვრების პარტნიორს.

მედუზების შემთხვევაში ეს ახსნა არ ჯდება: მათ არ შეუძლიათ აქტიურად გადაადგილება და წინააღმდეგობა გაუწიონ დინებებს, ასე რომ, თუნდაც ერთმანეთს სიგნალებს მისცენ, თავად ვერ იცურებენ „სინათლისკენ“.

ოსამუ შიმომურა: მედუზას ადვილად ვერ ამოიყვან

ყველაფერი დაიწყო 1950-იან წლებში, როდესაც ოსამუ შიმომურამ დაიწყო ღრმა ზღვის მანათობელი მედუზა Aequorea victoria-ს შესწავლა პარასკევის ჰარბორის საზღვაო ლაბორატორიაში აშშ-ში. ძნელი წარმოსადგენია უფრო „უსაქმური“ სამეცნიერო ცნობისმოყვარეობა: სათვალიანი ხალხი ფიქრობდა, რატომ ანათებს უცნობი ჟელატინისებრი არსება ზღვის სიღრმეში. მე შევისწავლიდი მედუზას შხამს და უფრო ადვილი იქნებოდა პრაქტიკული გამოყენების პერსპექტივის წარმოდგენა.

აღმოჩნდა, რომ მედუზების დაჭერა სამრეწველო ტრალით შეუძლებელი იყო: ისინი მძიმედ არიან დაშავებულები, ამიტომ ხელის ბადეებით უნდა დაეჭირათ. ჯიუტი იაპონელის ხელმძღვანელობით „კრეატიული“ სამეცნიერო მუშაობის გასაადვილებლად, მათ შეიმუშავეს სპეციალური მანქანა მედუზების საჭრელად.

მაგრამ იაპონური ზედმიწევნით გამრავლებულმა მეცნიერულმა ცნობისმოყვარეობამ შედეგი გამოიღო. 1962 წელს შიმომურამ და კოლეგებმა გამოაქვეყნეს სტატია, რომელშიც ისაუბრეს ახალი ცილის აღმოჩენაზე, სახელწოდებით GFP. ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ შიმომურა არ იყო დაინტერესებული GFP-ით, არამედ მედუზის სხვა პროტეინით - აეკვორინით. GFP აღმოაჩინეს, როგორც "კო-პროდუქტი". 1979 წლისთვის შიმომურამ და კოლეგებმა დეტალურად აღნიშნეს GFP-ის სტრუქტურა, რაც, რა თქმა უნდა, საინტერესო იყო, მაგრამ მხოლოდ რამდენიმე სუბსპეციალისტისთვის.

მარტინ ჩალფი: მედუზას ციყვი მედუზის გარეშე

გარღვევა მოხდა 1980-იანი წლების ბოლოს და 1990-იანი წლების დასაწყისში, მარტინ ჩალფის წამყვანი მონაწილეობით, ნობელის პრემიის ლაურეატების მეორე "სამიდან". გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების გამოყენებით (რომელიც ჩამოყალიბდა GFP-ის აღმოჩენიდან 15-20 წლის შემდეგ), მეცნიერებმა შეიტყვეს, თუ როგორ უნდა ჩასვათ GFP გენი ბაქტერიებში, შემდეგ კი რთულ ორგანიზმებში და აიძულეს მათ ამ ცილის სინთეზირება.

ადრე ითვლებოდა, რომ GFP-ს ესაჭიროებოდა უნიკალური ბიოქიმიური „გარემო“, რომელიც არსებობს მედუზას სხეულში, რათა შეიძინოს მისი ფლუორესცენტური თვისებები. ჩალფიმ დაამტკიცა, რომ სრულფასოვანი მანათობელი GFP შეიძლება ჩამოყალიბდეს სხვა ორგანიზმებშიც, საკმარისია ერთი გენი. ახლა მეცნიერებს ჰქონდათ ეს ცილა "ქუდის ქვეშ": არა ზღვის სიღრმეში, არამედ ყოველთვის ხელთ და შეუზღუდავი რაოდენობით. გაიხსნა პრაქტიკული გამოყენების უპრეცედენტო პერსპექტივები.

გენეტიკური ინჟინერია შესაძლებელს ხდის GFP გენის ჩასმას არა მხოლოდ „სადმე“, არამედ მის მიმაგრებას კონკრეტული ცილის გენთან, რომელიც მკვლევარს აინტერესებს. შედეგად, ეს ცილა სინთეზირდება მანათობელი ეტიკეტით, რაც შესაძლებელს ხდის მის დანახვას მიკროსკოპის ქვეშ ათასობით სხვა უჯრედული ცილის ფონზე.

GFP-ის რევოლუციური ბუნება ის არის, რომ ის საშუალებას გაძლევთ „მონიშნოთ“ ცილა ცოცხალ უჯრედში და თავად უჯრედი ასინთეზებს მას და GFP-მდე ეპოქაში თითქმის ყველა მიკროსკოპია კეთდებოდა „ფიქსირებულ“ პრეპარატებზე. არსებითად, ბიოქიმიკოსები სწავლობდნენ ბიოლოგიური პროცესების „კადრებს“ „სიკვდილის დროს“, ვარაუდობდნენ, რომ მომზადებაში ყველაფერი ისე რჩებოდა, როგორც ცხოვრებაში იყო. ახლა უკვე შესაძლებელია ცოცხალ ორგანიზმში მრავალი ბიოლოგიური პროცესის დაკვირვება და ვიდეოზე ჩაწერა.

როჯერ ზიჰენის ხილის მაღაზია

მესამე ნობელის პრემიის ლაურეატი, საერთოდ, ვერაფერი „აღმოაჩინა“. შეიარაღებული სხვა ადამიანების ცოდნით GFP-ისა და გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდების შესახებ, როჯერ ციენის (Qian Yongjian, Roger Y. Tsien) ლაბორატორიაში მეცნიერებმა დაიწყეს ახალი ფლუორესცენტური ცილების "გამოსახულებითა და მსგავსებით" შექმნა, რომლებიც უკეთესად მოერგებოდა მათ საჭიროებებს. "ბუნებრივი" GFP-ის მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარეები აღმოიფხვრა. კერძოდ, მედუზას ცილა ანათებს ულტრაიისფერი შუქით დასხივებისას და ხილული სინათლე ბევრად უკეთესია ცოცხალი უჯრედების შესასწავლად. გარდა ამისა, "ბუნებრივი" ცილა არის ტეტრამერი (მოლეკულები იკრიბება ოთხად). წარმოიდგინეთ, რომ ოთხმა ჯაშუშმა (GFP) უნდა უყუროს ოთხ დამხმარეს („მონიშნული ციყვი“) და ამავე დროს მუდამ ხელები ეჭიროს.

ციენის ცალკეული სტრუქტურული ელემენტების შეცვლით, ციენმა და მისმა კოლეგებმა შეიმუშავეს GFP-ის მოდიფიკაციები, ამ და რიგი სხვა ნაკლოვანებების გარეშე. მათ ახლა იყენებენ მეცნიერები მთელს მსოფლიოში. გარდა ამისა, Zien-ის გუნდმა შექმნა ფლუორესცენტური ცილების ცისარტყელა, ლურჯიდან წითელ-იისფერამდე. ციენმა თავის ფერად ციყვებს დაარქვა შესაბამისი ფერის ნაყოფი: mBanana, tdTomato, mStrawberry (მარწყვი), mCherry (ალუბალი), mPlum (ქლიავი) და ა.შ.

ციენმა თავისი მოვლენების სია ხილის სტენდის მსგავსი გახადა, არა მხოლოდ პოპულარიზაციის მიზნით. მისი თქმით, როგორც არ არსებობს ერთი საუკეთესო ხილი ყველა შემთხვევისთვის, ასევე არ არსებობს საუკეთესო ფლუორესცენტური ცილა: თითოეული კონკრეტული შემთხვევისთვის თქვენ უნდა აირჩიოთ „თქვენი“ ცილა (ახლა კი არჩევანის დიდი რაოდენობაა). მრავალფერადი ცილების არსენალი საჭიროა, როცა მეცნიერებს სურთ ერთ უჯრედში ერთდროულად რამდენიმე ტიპის ობიექტის თვალყურის დევნება (ჩვეულებრივ, ამას აკეთებენ).

ფლუორესცენტური ცილების დიზაინში ახალი ნაბიჯი იყო "ფოტოაქტივირებული" ცილების შექმნა. ისინი არ ფლუორესციულებენ (და შესაბამისად არ ჩანს მიკროსკოპის ქვეშ) მანამ, სანამ მკვლევარი არ „ანათებს“ მათ მოკლევადიანი დასხივებით სპეციალურად შერჩეული ლაზერით. ლაზერის სხივი კომპიუტერულ პროგრამებში შერჩევის ფუნქციის მსგავსია. თუ მეცნიერს არ აინტერესებს ცილის ყველა მოლეკულა, არამედ მხოლოდ ერთ კონკრეტულ ადგილას და გარკვეული მომენტიდან დაწყებული, მაშინ შეგიძლიათ ეს არე „აირჩიოთ“ ლაზერის სხივით და შემდეგ დააკვირდეთ რა ხდება ამ მოლეკულებთან. მაგალითად, შეგიძლიათ „გაააქტიუროთ“ ათეულობით ქრომოსომადან ერთ-ერთი და შემდეგ უყუროთ, თუ როგორ „მოგზაურობს“ ის უჯრედის გარშემო გაყოფის დროს და დანარჩენი ქრომოსომა არ შეგიშლით ხელს.

ახლა მეცნიერები კიდევ უფრო შორს წავიდნენ: ახლახან შექმნეს ფლუორესცენტური ქამელეონის პროტეინები, რომლებიც ფერს იცვლიან სპეციალური დასხივების შემდეგ და ეს ცვლილებები შექცევადია: თქვენ შეგიძლიათ მრავალჯერ „გადართოთ“ მოლეკულა ერთი ფერიდან მეორეზე. ეს კიდევ უფრო აფართოებს ცოცხალ უჯრედში პროცესების შესწავლის შესაძლებლობებს.

ბოლო ათწლეულის განვითარების წყალობით, ფლუორესცენტური ცილები უჯრედების კვლევის ერთ-ერთ მთავარ ინსტრუმენტად იქცა. ჩვიდმეტი ათასამდე სამეცნიერო სტატია უკვე გამოქვეყნებულია მხოლოდ GFP-ის ან მისი გამოყენებით კვლევების შესახებ. 2006 წელს პარასკევის ჰარბორის ლაბორატორიამ, სადაც GFP აღმოაჩინეს, აღმართა მონუმენტი GFP მოლეკულის გამოსახულებით, 1,4 მ სიმაღლით, ანუ დაახლოებით ას მილიონჯერ აღემატება ორიგინალს.

GFP Aequorea მედუზასგან არის საუკეთესო მტკიცებულება იმისა, რომ ადამიანებს სჭირდებათ ველური ცხოველების "უსარგებლო" სახეობების მრავალფეროვნების დაცვა. დაახლოებით ოცი წლის წინ ვერავინ გამოიცნობდა, რომ უცნობი მედუზას ეგზოტიკური ცილა 21-ე საუკუნის ფიჭური ბიოლოგიის მთავარი იარაღი გახდებოდა. ას მილიონ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, ევოლუცია ქმნიდა მოლეკულას უნიკალური თვისებებით, რომელსაც ვერც ერთი მეცნიერი ან კომპიუტერი ვერ ააშენებდა „ნულიდან“. ასიათასობით მცენარისა და ცხოველის სახეობიდან თითოეული სინთეზირებს ათასობით საკუთარ ბიოლოგიურ მოლეკულას, რომლებიც უმეტესად ჯერ არ არის შესწავლილი. შესაძლოა, ამ უზარმაზარ ცოცხალ არქივში არის ბევრი რამ, რაც ოდესმე დასჭირდება კაცობრიობას.

"მაღალი ტექნოლოგიების" მოლეკულური ბიოლოგიის მზარდმა ხელმისაწვდომობამ განაპირობა ის, რომ მანათობელი ცილები გამოიყენება არა მხოლოდ სერიოზულ კვლევებში.

მწვანე ფლუორესცენტური ცხიმი

2000 წელს, თანამედროვე მხატვრის ედუარდო კაკის დაკვეთით, ფრანგმა გენეტიკოსმა „გააკეთა“ მწვანე ფლუორესცენტური კურდღელი სახელად ალბა. გამოცდილებას არ ჰქონდა სამეცნიერო დანიშნულება: ალბა იყო მხატვარ კაცის „ხელოვნების ნაწარმოები“ იმ მიმართულებით, რომელიც მან გამოიგონა - ტრანსგენური ხელოვნება. კურდღელი (ბოდიში, კაცის ხელოვნების ნიმუში) ნაჩვენები იყო სხვადასხვა გამოფენებზე, პრესკონფერენციებზე და სხვა ღონისძიებებზე, რომლებმაც დიდი ყურადღება მიიპყრო.

2002 წელს ალბა მოულოდნელად გარდაიცვალა და პრესაში უბედური ცხოველის გარშემო სკანდალი გაჩნდა მეცნიერ-შემსრულებელსა და მხატვარ-მომხმარებელს შორის წინააღმდეგობების გამო. მაგალითად, ფრანგი გენეტიკოსები, რომლებიც იცავდნენ კოლეგას კაცის თავდასხმებისგან, ამტკიცებდნენ, რომ ალბა სინამდვილეში არ იყო ისეთი მწვანე და მანათობელი, როგორც ეს ფოტოებზე ჩანს. მაგრამ რაც შეეხება ხელოვნებას, რატომ არ უნდა გაალამაზოთ Photoshop-ით?

ადამიანის გენეტიკური ინჟინერია ეწინააღმდეგება სამედიცინო ეთიკას, ამიტომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ფლუორესცენტური ცილები გამოიყენონ ლეგალურ სამედიცინო დაწესებულებებში დიაგნოსტიკისა და მსგავსი მიზნებისთვის. თუმცა, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სილამაზის სალონები და სხვა ნაკლებად კონტროლირებადი დაწესებულებები დაინტერესდებიან ახალი შესაძლებლობებით. წარმოიდგინეთ, მაგალითად, ბუნებრივი ფრჩხილები ან ტუჩები (არა ლაქები და პომადა!), რომლებიც ფერს იცვლის სინათლის მიხედვით და სიბნელეშიც კი ანათებს, თუ ვინმეს მოსწონს... ან კანზე საკუთარი ფლუორესცენტური უჯრედებით წარმოქმნილი ნიმუში. რომელიც ხილული ხდება, მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ ანათებთ სპეციალური სანათით, ტატუების ნაცვლად, რომელსაც უყურებს ყველა, ვინც არ არის ძალიან ზარმაცი, მაგრამ ძნელია მისი ამოღება.

პარტნიორის სიახლეები

ოკეანეებისა და ზღვების სიღრმეში ბინადრობს მრავალი საოცარი ცოცხალი არსება, რომელთა შორის არის ბუნების ნამდვილი სასწაული. ეს არის ღრმა ზღვა, რომელიც აღჭურვილია უნიკალური ორგანოებით - ფოტოფორებით. ეს სპეციალური ფარნის ჯირკვლები შეიძლება განთავსდეს სხვადასხვა ადგილას: თავზე, პირის ღრუს ან თვალების ირგვლივ, ანტენებზე, ზურგზე, გვერდებზე ან სხეულის პროცესებზე. ფოტოფორები ივსება ლორწოთი მბზინავი ბიოლუმინესცენტური ბაქტერიებით.

ღრმა ზღვის მბზინავი თევზი

აღსანიშნავია, რომ მბზინავი თევზი შეუძლია თავისთავად გააკონტროლოს ბაქტერიების ბზინვარება, აფართოებს ან შევიწროვდეს სისხლძარღვები, ტკ. სინათლის ციმციმები საჭიროებს ჟანგბადს.

ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო წარმომადგენელი მბზინავი თევზი არის ღრმა ზღვის მეთევზეები, რომლებიც ცხოვრობენ დაახლოებით 3000 მეტრის სიღრმეზე.

მეტრამდე სიგრძის მდედრობითი სქესის არსენალში არის სპეციალური ჯოხი, რომელსაც ბოლოში აქვს „სატყუარა-შუქურა“, რომელიც იზიდავს მას მსხვერპლს. ძალიან საინტერესო სახეობაა ქვედა გალატეატაუმა (ლათ.Galatheathauma axeli), რომელიც აღჭურვილია მსუბუქი „სატყუარათ“ სწორედ პირში. ნადირობით თავს არ „აწუხებს“, რადგან მისთვის საკმარისია კომფორტული პოზა, გააღო პირი და გადაყლაპოს „გულუბრყვილო“ მტაცებელი.

მეთევზის თევზი (ლათ. Ceratioidei)

კიდევ ერთი საინტერესო წარმომადგენელი მბზინავი თევზი არის შავი დრაკონი (ლათ. Malacosteus niger). ის წითელ შუქს ასხივებს სპეციალური „პროექტების“ დახმარებით, რომლებიც მის თვალის ქვეშ მდებარეობს. ოკეანის ღრმა ზღვის მაცხოვრებლებისთვის ეს შუქი უხილავია და შავი დრაკონის თევზი ანათებს მის გზას, ხოლო შეუმჩნეველი რჩება.

ღრმა ზღვის თევზების ის წარმომადგენლები, რომლებსაც აქვთ სპეციფიკური მანათობელი ორგანოები, ტელესკოპური თვალები და ა.

შავი დრაკონი (ლათინური Malacosteus niger)

ცნობილია მას შემდეგ მბზინავი თევზი:

ფარანიანი (ლათ. Anomalopidae)

მანათობელი ანჩოუსები, ან miktofovye (ლათ. Myctophidae)

მეთევზე (ლათ. Ceratioidei)

ბრაზილიური მანათობელი (სიგარა) ზვიგენები (ლათ. Isistius Brasiliensis)

გონოსტომა (ლათ. Gonostomatidae)

chauliodnye (ლათ. Chauliodontidae)

მანათობელი ანჩოუსები არის პატარა თევზი გვერდით შეკუმშული სხეულით, დიდი თავით და ძალიან დიდი პირით. მათი სხეულის სიგრძე, სახეობიდან გამომდინარე, 2,5-დან 25 სმ-მდეა, აქვთ სპეციალური მანათობელი ორგანოები, რომლებიც ასხივებენ მწვანე, ლურჯ ან მოყვითალო შუქს, რომელიც წარმოიქმნება ფოტოციტების უჯრედებში მომხდარი ქიმიური რეაქციების გამო.

ანჩოუსები (ლათინური Myctophidae)

ისინი ფართოდ არიან გავრცელებული ოკეანეებში. მიქტოფიდების ბევრ სახეობას აქვს უზარმაზარი რაოდენობა. Myctophidae, Photihthidae და Gonostomas-თან ერთად, შეადგენენ ღრმა ზღვის ყველა ცნობილი თევზის პოპულაციის 90%-ს.

გონოსტომა (ლათ. Gonostomatidae)

საზღვაო ფაუნის ამ ღრმა ზღვის აუღელვებელი წარმომადგენლების ცხოვრება გულდასმით არის დაფარული ცნობისმოყვარე თვალებისგან, ამიტომ ხდება 1000-დან 6000 მეტრამდე სიღრმეზე. და რადგან მსოფლიო ოკეანე, მეცნიერთა აზრით, 5%-ზე ნაკლებმა შეისწავლა კაცობრიობა ჯერ კიდევ უამრავ გასაოცარ აღმოჩენას ელოდება, მათ შორის, ალბათ, იქნება ღრმა ზღვის ახალი ტიპები. მბზინავი თევზი.

და სხვა, არანაკლებ საინტერესო არსებებთან ერთად, რომლებიც ზღვის სიღრმეში ბინადრობენ, გაგაცნობთ ამ სტატიებს:

„... მთელ ზღვას ცეცხლი ეკიდა. ლურჯი სამკაულები თამაშობენ ტალღების წვეროებზე. იმ ადგილებში, სადაც ნიჩბები წყალს ეხება, ღრმა ბრწყინვალე ზოლები ჯადოსნური ბრწყინვალებით ანათებს. ხელით ვეხები წყალს და როცა უკან ვიღებ, ერთი მუჭა მანათობელი ბრილიანტები ჩამოვარდება და თითებზე ნაზი, მოლურჯო, ფოსფორესცენტური შუქები დიდხანს მეწვის. დღეს არის ერთ-ერთი იმ ჯადოსნური ღამე, რომლის შესახებაც მეთევზეები ამბობენ: "ზღვა ცეცხლშია!"
(A.I. Kuprin.)

ოდესმე გინახავთ ასეთი სურათი, როცა ზღვაზე ისვენებდით? მართლა საოცარი ფენომენია? დღეს მე გეტყვით რატომ ანათებს ზღვა?

ცოცხალი არსებების ბზინვარების უნარს ბიოლუმინესცენცია ეწოდება. იცოდე როგორ ანათებდეს სოკო, ციცინათელები, ზოგიერთი სახეობის მედუზა და თევზი.ლუმინესცენციის მექანიზმი ყველა ორგანიზმში მსგავსია. ყველა მათგანს აქვს მანათობელი უჯრედები,რომელიც შეიცავს ნივთიერებას – ლუციფერინს. ჟანგბადის მოქმედებით ის იჟანგება და სინათლის კვანტები იშლება.

ბიოლუმინესცენცია მედუზაში.

სავარცხელი ჟელე ბზინვარება.

ალექსანდრე კუპრინის მიერ ასე ლამაზად აღწერილი სანაპირო წყლების სიკაშკაშე იწვევს ფიტო- და ზოოპლანქტონი.ეს შეიძლება იყოს კტენოფორები, პატარა კიბოსნაირები. მაგრამ ყველაზე ხშირად, თანაბარი და ძლიერი ბზინვარება განპირობებულია მასიური განვითარების გამო მიკროსკოპული წყალმცენარეები- დინოფლაგელატები, კერძოდ, პლანქტონური წყალმცენარეები Nochesvetka (Noctiluca scintillans). მისი დანახვა მხოლოდ მიკროსკოპით შეგიძლიათ. ღამის ნათურის სხეული გამჭვირვალე უჯრედია კუდის ფლაგელუმით. დროს ლიტრი ზღვის წყალშიშეიძლება მოიძებნოს რამდენიმე მილიონი ღამის შუქის უჯრედი!სწორედ ამის გამო იწვის ზღვა შუქებით.

წყალმცენარეები Nochesvetka (Noctiluca scintillans)

ღამის შუქის მასობრივი დაგროვება.

ჩვენს ქვეყანაში შეგიძლიათ იხილოთ ბუნების ეს ჯადოქრობა შავი, აზოვის და ოხოცკის ზღვებში.ჯობია უყურო მშვიდ, თბილ, ბნელ ღამეებში,როცა ქარიშხალი მოვა სრული სიმშვიდე.სიკაშკაშის პიკი მოდის ივლისის ბოლოს - სექტემბერი- პლანქტონის მასობრივი ზაფხული-შემოდგომის განვითარების პერიოდი. იქნებ ამიტომაც არის მსოფლიო საზღვაო დღე 24 სექტემბერს, როცა ზღვა ასეთი ელეგანტურია?! :) მანათობელი ზღვის სანახაობა ერთ-ერთი ყველაზე მომხიბლავი ბუნებრივი მოვლენაა. წარმატებებს გისურვებ მის ნახვაში!