Ormos Pál

VIII. Fénykibocsátás a biológiában

Láttuk, a fény életünk táplálója, vezetője. Nem meglepő ezért, hogy olyan élőlények is vannak, amelyek képesek maguktól is fényt kibocsátani, mintegy módosítva ezzel azt a képet, amit pusztán a szórt fény segítségével alakíthatunk ki róluk. A legtöbb világító élőlény a tengerben él, de nagyon jól ismert szárazföldi példák is vannak - ilyen a szentjánosbogár. Az állatok esetében a világításnak számos, a túlélést segítő szerepe van: a táplálék csalogatása, a támadó elijesztése, lehet továbbá párválasztási segédeszköz is, illetve akár egyszerre több funkciót is betölthet ezek közül.

A világítás mechanizmusa alapvetően kétfajta lehet. A kibocsátott fény vagy fluoreszcencia, vagy kémiai reakció eredménye.

Zöld fluoreszcens fehérje

Az első esetben az élőlény az előzőleg elnyelt foton energiáját sugározza ki. A fluoreszcencia általános szabálya szerint a kibocsátott fény energiája kisebb, hullámhossza tehát nagyobb az eredetileg elnyelt fotonénál, aminek a folyamat során lezajló veszteség az oka. Nagyon sok festékanyag is fluoreszkál, ráadásul ez a folyamat nem a sötétben zajlik, ezért e világítási forma a biológiában általában kevésbé érdekes. Nemrégen azonban felfedeztek egy különleges fluoreszkáló fehérjét - a zöld fluoreszcens fehérjét -, amelynek kiváló alkalmazási lehetőségei vannak, és sokat beszélnek róla manapság a genetikai kutatások kapcsán. Így nem árt, ha mi is megismerkedünk vele.

22. ábra

A fehérjék önmagukban nem színesek. Ennek az az oka, hogy az alkotó aminosav- molekulák egyike sem nyeli el a látható fényt. A színes fehérjék ezért adalék festékanyagot tartalmaznak, amelyet a fehérjéhez kell kapcsolni. Ilyen például a zöld növényekben a klorofill, vagy a rodopszinban a retinal. Egészen a legutóbbi ideig azt hittük, ez alól nincs kivétel. Egy világító medúzát vizsgálva azonban kiderült, hogy fényét részben olyan fehérje adja, amely nem tartalmaz külön festékanyagot. Ezt nevezték el zöld fluoreszcens fehérjének (angol nevének rövidítése GFP).

23. ábra

Lázas vizsgálatok kezdődtek. Megállapították, hogy a váratlan tulajdonság a fehérje különleges szerkezetéből ered: néhány aminosav-oldallánc igen közel kerül egymáshoz. Bár ezek külön-külön nem képesek elnyelni a fényt, együtt, szorosan egymás közelében úgy viselkednek, mint egy fényelnyelő festékmolekula. Az elnyelt fény energiáját újra kisugározva a fehérje világítani képes. A jelenség önmagában érdekes, de jelentőségét akkor tudjuk megérteni, ha felidézzük, hogy hogyan zajlanak mostanában a rendkívül aktív genetikai, génsebészeti kutatások.

24. ábra

Kémiai lumineszcencia

25. ábra

A sötétben világító állatok kémiai lumineszcenciával keltenek fényt. A tengerekben nagyon sok állat rendelkezik ezzel a képességgel, és a részletes vizsgálat azt mutatja, hogy a konkrét megvalósulások annyira különböznek, hogy az evolúció során egymástól függetlenül is kialakultak világító rendszerek. Van azért a működésnek néhány általános szabálya.

26. ábra

A tévében, magazinokban sok lenyűgöző képet láhatunk világító halakról. Most azonban néhány szokatlan, de nagyon látványos illusztrációval fejezném be előadásomat. Vannak olyan egysejtűek, amelyek akkor világítanak, ha mechanikai stressz éri őket, és nagyon kis nyomásváltozásokra is reagálnak.

27. ábra

28. ábra

29. ábra

A Karib-tengeren, Puerto Rico közelében egyes öblökben igen nagy számban élnek ezek az élőlények. Itt a vizet ért legkisebb zavar is kiváltja a világító reakciót, ami a csónakok közelében vagy akár az úszó ember által megkevert vízben megdöbbentő fényeffektusokat eredményez.

Remélem, előadásom érdekes ismeretekkel szolgált a fény és az élet kapcsolatáról.