Wyjaśniono zagadkę świecenia fal morskich

Europejscy fizycy wyjaśnili mechanizm bioluminescencji jednokomórkowych organizmów morskich dinoflagellatów, które powodują, że fale świecą w nocy – wynika z badań opublikowanych na portalu phys.org.

Naukowcy z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Francji odkryli, że jednokomórkowe organizmy Pyrocystis lunula świecą, gdy ich ścianka komórkowa podlega deformacji pod wpływem siły mechanicznej. Autorzy badania opracowali eksperymentalną technikę mikromanipulacji i szybkiego obrazowania na poziomie pojedynczych komórek. Dzięki systematycznej zmianie parametrów odkryli, że jasność świecenia zależy zarówno od głębokości odkształcenia, jak i prędkości, z jaką się pojawia.

Z badań wynika, że jednokomórkowy organizm morski wytwarza światło w odpowiedzi na podrażnienie mechaniczne w wyniku reakcji lepkosprężystej - efekt, który występuje w materiałach takich jak ciecze z zawiesiną polimerów. W przypadku dinoflagellatów mechanizm ten - zdaniem naukowców - jest najprawdopodobniej związany z kanałami jonowymi, które są wyspecjalizowanymi białkami rozmieszczonymi na błonie komórkowej. Gdy membrana jest obciążona, kanały otwierają się, umożliwiając przepływ wapnia między komórkami, powodując kaskadę biochemiczną, która wytwarza światło.
Pomimo dziesięcioleci badań naukowych w obszarze biochemii fizyczny mechanizm, który powoduje, że przepływ płynu wyzwala produkcję światła, pozostaje niejasny – powiedział kierownik projektu, profesor Wydziału Matematyki Stosowanej i Fizyki Teoretycznej Raymond Goldstein, cytowany w komunikacie prasowym Uniwersytetu w Cambridge.

„Nasze wyniki pokazują fizyczny mechanizm, za pomocą którego przepływ płynu wyzwala wytwarzanie światła, oraz to, jak eleganckie może być podejmowanie decyzji na poziomie jednej komórki” – powiedział jeden z autorów artykułu Maziyar Jalaal.

Naukowcy odkryli, że natężenie światła jest niskie, gdy zgniatanie komórki jest powolne lub gdy deformacja ściany komórki jest niewielka, niezależnie od tego, jak szybko odbywa się zgniatanie. Wyraźne świecenie obserwuje się tylko wtedy, gdy amplituda i prędkość działania mechanicznego są duże.
Autorzy opracowali model matematyczny, który wyjaśnia te obserwacje.

Na kolejnym etapie naukowcy planują przejść do analizy ilościowej rozkładu sił między poszczególnymi komórkami w przepływie płynu.
Bioluminescencja, czyli zdolność żywych organizmów do świecenia, jest znana biologom od dawna. Najbardziej znanym przykładem są świetliki. Ta właściwość jest wykorzystywana przez zwierzęta do obrony, atakowania i przyciągania partnerów godowych. Dinoflagellaty wykorzystują światło do odstraszania drapieżników.

Zjawisko spowodowane przez znajdujące się na powierzchni wody świecące organizmy nazywa się świeceniem morza. Raz na kilka lat świecenie na niektórych wybrzeżach staje się szczególnie wyraziste, tworząc fantastyczne obrazy. Ostatnio zjawisko to zaobserwowano u wybrzeży Kalifornii Południowej.

Źródło: Sputnik Polska