Как работают светлячки
Механизм, который отвечает за свечение тел живых существ, называется биолюминесценцией. У светляков этот процесс происходит в лантернах — специальных органах, расположенных на конце брюшка. Лантерны образованы фотогенными клетками и представляют собой целую химическую лабораторию по производству света. Под ними имеются специальные отражатели, заполненные кристаллами мочевой кислоты и особым пигментом — люциферином.
Свечение становится возможным благодаря особой химической реакцией, протекающей вследствие окисления люциферина в присутствии еще одного фермента люциферазы. Люцифераза — это особый белок, который нужен лишь для ускорения реакции, но при этом сам он нисколько не расходуется. Именно он помогает светляку мгновенно зажигать и тушить свой фонарь.
В качестве аналогии можно сравнить работу органа свечения светлячка с автомобильным двигателем, в котором люциферин служит топливом, а люцифераза — свечой зажигания. Но, как известно, для работы двигателя нужен еще и кислород. Что ж, и здесь без него никуда.
Кислород является неотъемлемой частью для работы «лампочки» светляка. Именно благодаря ему происходит окисление люциферина. Но в отличие от остальных ингредиентов, запасы которых светляк никак не контролирует, кислород для запуска «биолаборатории» насекомому приходится добавлять «вручную». Регулируя подачу кислорода, насекомое фактически управляет интенсивностью свечения своего фонаря.
Кстати, КПД свечения, вырабатываемого светлячками, — одно из самых эффективных по своей природе. Практически вся энергия, участвующая в реакции, преобразуется в видимый свет. Для сравнения, у обычной лампы накаливания на этот показатель приходится лишь 5%, и 95% уходит на нагрев.
Легких у светлячка конечно же нет, поэтому этот процесс регулируется с помощью сложной системы воздухоносных сужающихся трубочек, называемых трахеолами. Идущий по ним кислород сначала накапливается в специальных клетках — митохондриях, а оттуда по мере необходимости направляется к органу свечения. А управляет всем этим процессом нервная система насекомого.
Когда жуку необходимо быстро зажечь свой фонарь, его мозг подает сигнал на выработку окиси азота, который молниеносно заполняет собой клетки, вытесняя из них кислород. Высвобождаясь, кислород направляется к органу свечения, где связыватся с люциферином. В итоге запускается реакция окисления, что и заставляет брюшко светлячка светиться.
Для чего светлячкам биофонарики
В первую очередь, маленькие лампочки помогают светлякам в общении. Мигая в ночи, они привлекают противоположный пол и показывают, что готовы к спариванию. Фонарь не только сигнализирует о местонахождении, но и помогает отличить одного светлячка от другого по особой частоте мерцания. Ритм мерцания у каждого вида свой, а всего видов этого семейства жуков на нашей планете уже около 2000.
У некоторых представителей рода мигание служит еще и сигналом для сбора в стаи. Также включение подсветки иногда помогает светлячкам защищаться от других хищных насекомых. Яркий свет отпугивает неприятелей и предупреждает, что они несъедобны.
