Biyolojik Işıldama Biyolüminesans Nedir ?
Aslında biyolüminesans, canlı bir organizma tarafından kimyasal bir reaksiyon esnasında kimyasal enerjinin ışık enerjisine dönüştürülerek ışık üretilmesi ve ışık yayılması olayıdır.
Biyolüminesans bir çeşit lüminesanstır ya da “soğuk ışık yayılımı; Işığın %20 den azı termal radyasyona neden olur. Bu floresans, fosforesans veya ışıgın geri yansıtılması ile karıştırılmamalıdır. Derin deniz canlılarının yüzde doksanı biyolüminesans yapmaktadır. Çoğu deniz canlısı suda en güçlü olan mavi ve yeşil dalga boylarında ışık yayar. Deniz canlıları dışında biyolüminesans pek görülmez fakat daha çeşitli renkler görülür. En iyi bilinen kara biyolüminesansını ateşböceği ve Yeni Zelanda parlak kurtları yapar bütün bu sayılan örneklerin yanı sıra bazı mantar türlerindede görülür. Başka böcekler, larvalar, kurtlar, eklem bacaklılar ve hatta mantarların biyolüminesans yaptığı belirlenmiştir.
Bu işlem nasıl gerçekleşir ? Aslında bu işlem kimyasal bir reaksiyon esnasında kimyasal enerjinin ışık enerjisine dönüştürülerek ışık üretilmesi ve ışık yayılması olayıdır. Buna da Biyolüminesans adı verilir.
Dört ana biyolüminesan teorisi mevcuttur.
- Kamuflaj
- Çekicilik
- Uzaklaştırma
- İletişi
Biyolojik ışıldamanın davranışsal çözümlemesi : Canlıların ışık üretmesi, büyük olasılıkla yaşamını sürdürmeye ve saldırganlardan korunmaya yönelik bir davranış biçimidir. Düşmanını yanıltıp kaçabilmek için ışıklı bir bulut salgılayan bazı mürekkepbalıklarında ve avının ilgisini çekmek, saldırganları ürkütmek ya da okyanusun karanlık dibinde yolunu aydınlatmak için ışık organlarını kullanan birçok derin deniz balığında bu amaç açıkça sezilir. Türünün dişisini tanımak ve eşleşmeye çağırmak için ışığını yakıp söndüren canlılarda da biyolojik ışıldamanın yaşamsal bir işlevi olduğu yadsınamaz. Kuzey Amerika ateşböceğinin (Photinus pyralis) erkeği, uçarken her 5,5 saniyede bir 0,3 saniye süreyle ışığını yakıp söndürür. Yerde durup erkeğin ışığını bekleyen dişi, ışığı gördükten yaklaşık iki saniye sonra ışıldayarak yanıt verir. Dişi böcek erkeğini ışığından tanıyamadığı için, ışığın yanıp sönme süresine bakarak doğru sinyali alan ve dişiyi arayan erkektir. Bu nedenle, erkeğin işareti ile dişinin yanıtı arasındaki süre çok önemlidir. Ateşböceklerinin bazı türlerinde, eşleşmeye çağrı niteliğindeki ışık işaretlerinde değişik renkten ışıkların da ayrı anlam taşıdığı sanılmaktadır.
Birçok deniz dibi canlısının ve bazı balıkların gövdelerinin çeşitli yerlerinde, büyük olasılıkla türdeşlerini ve dişisini ya da erkeğini tanımasına yardımcı olan ışık organları (fotofor) vardır. Derin deniz balıklarının çoğunda, ışık organları gövdenin iki yanında ve karın bölgesinde bulunduğu için ışık aşağıya ve yanlara doğru yayılır. Bu düzenleme sayesinde, fotoforlardan yayılan ışık ile yukarıdan sızan güneş ışığı her yanı eşit olarak aydınlatacağından, hayvanın gölgesi aşağıya düşmez ve daha altta yüzen saldırganlara yerini belli etmez. Bazı balıkların yalnız karınlarında ve yanlarında değil, burunlarında da büyük bir ışık organı vardır; bazılarının ise kuyruk bölgesinde ışıklı bir doku parçası bulunur. Derin denizlerde yaşayan fenerbalıklarında, ileriye doğru iyice uzamış olan birinci sırt omurunun ucundan, başın üstüne doğru ışıklı bir organ sarkar. Bu organ, fenerbalığının, durumdan kuşkulanmaksızın ışığa yaklaşan avları yakaladığı bir olta gibidir.
Biyolojik ışıldamanın metabolizmadaki işlevi: Bakteriler, dinoflagellatlar ve mantarlar gibi basit yapılı canlılarda ışıldamanın ne tür bir işlevi olduğunu anlamak oldukça güçtür. Işıklı bakterilerin oksijensiz ortamda ışıldamadığına bakılırsa. Yer atmosferinde oksijenin bulunmadığı ya da çok az bulunduğu zamanlarda yaşamış ilkel bakterilerin, kendileri için zararlı olan oksijeni ortamdan yok etmek üzere böyle bir tepkime geliştirdikleri düşünülebilir. Oksijen ile indirgeyici bir maddenin (lusiferin) birleştiği kimyasal bir tepkime sonucunda açığa çıkan enerji, canlının vücudundaki özel bir molekülü uyararak görünür ışık yaymasını sağlar. Işıldayan bu ilkel canlılardan çoğu sonraları oksijeni kullanabilecekleri sistemler geliştirdikleri halde, ya metabolizmadaki eski sistemin bir parçası olarak ya da ışıldamanın sağlayacağı bazı ayrıcalıklardan yararlanmak üzere ışıldama yeteneklerini korumuşlardır.
Biyolojik ışıldamanın araştırmalardaki önemi: Bütün canlılardaki metabolizma tepkimeleri için gerekli enerjiyi sağlayan adenozin trifosfat (ATP) koenziminin saptanmasında, ateşböceğinin ışıldama tepkimesinden yararlanılmıştır. Ateşböceklerinin ışık organlarından hazırlanan özütün ışıldaması, ATP molekülü parçalandıkça azalır ve giderek kaybolur; ortama taze ATP eklenir eklenmez ışık yeniden parlar. Parıltının şiddeti, eklenen doku özütü içindeki ATP miktarının doğrudan göstergesidir. Bu yöntem, hücre ve doku özütlerindeki ATP miktarını belirlemek amacıyla tıp ve biyoloji araştırmalarında yaygın olarak kullanılmıştır. Öte yandan, ATP’nin katıldığı tepkimelerin incelenmesiyle, hücredeki enerji dönüşümlerinin mekanizması daha ayrıntılı olarak anlaşılabilmiştir. Ateşböceğinin ışıldaması, ışık yayılmasından doğrudan ATP’nin sorumlu olduğu birkaç tepkimeden biridir. Bütün öbür canlıların ışıldama tepkimelerinde, kimyasal yapısı ATP’ den değişik olan başka bileşikler rol oynar.
Işıldayan canlıların dağılımı ve çeşitliliği: Işıldayan türlerin sınıflandırmadaki yeri, bir genelleme yapılamayacak kadar dağınıktır. Karidesler arasında birçok ışıldayan tür olmasına karşın, yengeçlerin ışıldayanına rastlanmaz. Mürekkepbalıklarının birçoğu, ahtapotların yalnızca bir tek türü (Japonya sularındaki Callistoctopus arakavvai) ışık saçar. Aynı biçimde, ışıldayan kırkayak türlerinin sayısı hiç de az değildir, ama akrep ve örümcekler arasında henüz böyle bir örneğe rastlanmamıştır. Protista âleminin (bitki ve hayvanlar âlemi içinde sınıflandırılamayan canlılar âlemi), bakteriler ve mantarlar gibi bitki benzeri üyelerinin pek çoğunda biyolojik ışıldama gözlenirken, gerçek bitkilerin hiçbiri ışıldamaz.
Hayvanlar âleminin üst dallarının hemen hemen yarısında ışıldayan örnekler bulunmakla birlikte, bilinen bütün hayvan türlerinin toptan sayısına oranlandığında, ışıklı hayvanların sayısı çok azdır. Genel olarak bakıldığında, Protista âleminin bitki benzeri örnekleri de ışıklı türler açısından pek zengin değildir, ama özellikle tropik denizlerde bu canlıların sayısı doruğa ulaşır. Gerçekten de, ışıldayan canlıların büyük bölümü denizlerde yaşar.
Tropik kuşaktaki hemen hemen bütün denizlerin yüzeyi, ışık saçan tekhücreli plankton canlılarla, özellikle dinoflagellatlarla örtülüdür. Bu canlı örtü, dalgalarla ya da su yüzeyini çalkalandıran herhangi bir mekanik etkiyle uyarıldığında parıldamaya başlar. Bazı canlılardan yayılan ışığın şiddeti, geceleri en yüksek değere ulaşıp gündüzleri en alt değere düşerek 24 saatlik bir dalgalanma gösterir.
Işıldayan kabuklu türleri arasında çok ilginç örneklere rastlanır. Hoplophorus cinsinden bazı karideslerin ışık organları ışıklı bir sıvı salgılarken, bazılarında bir mercek, bir yansıtıcı ve ışık üreten hücrelerden (fotosit) oluşmuş gerçek ışık organları ya da fotoforlar bulunur, Cypridina cinsinin ışıldayan üç-dört türü içinde en ünlüsü, Japonya’nın kıyı sularında ve kumsallarında bulunan Cypridina hilgendorfi’/’dir. Rahatsız edildiğinde ışıklı ve mavi bir sıvı salgılayan bu küçücük kabuklu, toplanıp kurutulduğunda bile ışıldama yeteneğini hiçbir zaman yitirmez.
Deniz yüzeyindeki ışıldamadan sorumlu olan öbür canlılar, başta denizanaları olmak üzere bazı knidlilerdir. Knidlilerin Penna- tula, Cavernularia ve Renilla cinsinden bazı türleri, örneğin pinalar, denizkaktüsleri ve denizmenekşeleri, uyarıldıklarında, saydam gövdenin her yanını dolaşan bir ışık dalgası yayarlar. Bu canlılardaki ışıldamanın sinir sistemince denetlendiği sanılmaktadır.
Halkalısolucanların hem denizde, hem karada yaşayan türlerinde ışıldayan örneklere rastlanır. Bermuda’da bulunan Odontosyllis cinsinden ışıklı solucanlar, dolunaydan birkaç gün sonra kalabalık kümeler oluştururlar. Yaklaşık 2 cm uzunluğundaki dişi solucanlar gün batımından hemen sonra su yüzeyine çıkar ve daireler çizerek yüzerken bir yandan da ışıklı bir sıvı salgılarlar. Erkekler bu ışıklı halkalara doğru yüzerek dişileri bulur ve çiftleşirler. Odontosyllis’in ışıldamayan türlerinde de aynı kur yapma davranışı gözlemlendiğinden, bu ışıldamanın eşleşmeyle bir ilişkisi olup olmadığı bilinmiyor. Chaetopterus cinsinden halkalı- solucanlar, yaşamlarını, her iki ucu da açık olan zardan bir borunun içinde geçirir ve tedirgin edildiğinde ışıldar. Polynoe ve Polycirrus cinsinin üyeleri de, genellikle kumlar ve kayalar arasında yaşayan ışıklı halkalılardır.
Işıldayan mürekkepbalıkları ile derin deniz balıklarının ışık organları son derece karmaşıktır ve ışık üreten hücrelerin yanı sıra yansıtıcılar, mercekler, hatta bazen renk filtrelerinden oluşur. Lycoteııthis, Histiote- uthis ve Enoploteuthis cinslerinin açık denizlerde yaşayan türlerinin yaklaşık yüzde 75’inin ışığı, bu canlıların üstünde asalak yaşayan ışıklı bakterilerden değil, hayvanın kendi vücudunda gelişen biyokimyasal tepkimelerden doğar. Euprymna, Uroteuthis ve Sepiola cinslerinin sığ sularda yaşayan ve pek azı ışıldayan türlerinde, mürekkep kesesinin önünde bir çift ışık organı bulunur ve hayvan ışık organı ile mercek arasındaki boşluğa mürekkep akıtarak ışığını gizleyebilir. Dipte yaşayan mürekkepbalıklanmn ışık organı genellikle gözkapağında ya da doğrudan göz yuvarının içindedir. Bazı türlerde ise (örn. Watasenia scintillans) dokunaçların uçlarında da ışık organları bulunur.
Balıkların çoğundaki ışık organlarının anatomik yapısı mürekkepbahklarımnkine benzer. Derin deniz balıklarının ışık organları gövde boyunca, gözlerin altında, hatta bıyık ya da antenlerinin üstünde yer alır. Tipik bir ışık organında bir mercek, ışık üreten hücreler, renk filtresi ve yansıtıcı bulunur. Derin deniz balıklarından çoğunun ışık organında melanin pigmenti içeren renk perdesi bulunmaz. Işık yayımı genellikle sinir sistemince denetlenir ve balık ölür ölmez ışıldama yeteneğini yitirir. Işık verici bileşenleri balığın mı ürettiği, yoksa yaşadığı ortamdan mı aldığı bugün için bilinmiyor. Başka bir olasılıkla da, ışıldayan kabuklularla beslenen bir balığın, bu canlıların ışık üreten bileşenlerini kendi ışık organlarında kullanmasıdır. Derin deniz balıklarının birkaç cinsi ile sığ su balıklarının bazı familyaları, fotoforlarında yaşayan ışıklı bakterilerin ürettiği ışıktan yararlanır. Bu balıkların ışık organı, ışıldayan bakterileri beslemek üzere zengin bir kan dolaşımı ağıyla donatılmıştır. Her balık türünün özel bir bakteri türüyle ortakyaşam sürdürdüğü sanılmaktadır. Işığını bakterilerden alan böyle bir organ sürekli ışıldayacağından, gereğinde ışığı karartmak için, balığın istediği an indirebileceği koyu renk zardan bir perde ya da organın yüzeyini kaplayan melanin hücrelerinden oluşmuş bir örtü bulunur. Melanin hücrelerinin kasılıp genişlemesiyle ışığın yanıp sönmesi denetlenebilir.
Bazı balıkların ışıldama organı ışığı doğrudan değil, dolaylı olarak yayar. Genellikle doku içine gömülü olan bu organ kısa bir boruyla bağırsağa bağlıdır ve ışık, yarısay- dam karın çatısından sızarak yayılır. Üstün yapılı hayvanlar arasında, ışıldayan örneklerin bulunduğu başka bir grup da gömleklilerdir. Pyrosoma cinsindeki türlerin çoğu, denizlerdeki parlak ışıldamanın kaynağı olan makroplanktonları oluşturur. Açık denizde yaşayan, yaklaşık 5 mm uzunluğundaki bu yarısaydam canlıların oluşturduğu yüzen kolonilerin çapı genellikle 3-10 cm’yi bulur.
Protista âlemindeki bitki benzeri canlıların ışıldayan temsilcileri yalnızca bakteriler ile mantarlardır. Işıldayan bakterilerin tümü denizlerde yaşar ve tuz olmaksızın ne gelişebilir, ne de ışıldayabilir. Bu bakterilerin hepsi aynı biçimde değildir, ama hiçbiri öbür bakteriler gibi zincir ya da salkım oluşturacak biçimde kümelenmez. Tek bir bakterinin ışığını kuşkusuz çıplak gözle görme olanağı yoktur, ama besiyerinde üretilen milyarlarca bakterinin yaydığı mavimsi ve sürekli ışık kolayca görülebilir. Kum pirelerine, karideslere ve böceklere bulaşabilen bu bakteriler insanda hastalık yapmaz. Işıldayan bakterilerin çoğu, konağa herhangi bir zarar vermeden balıkların ve mürekkepbalıklanmn ışık organlarında yaşar.
Küçük ve beyazımsı olan ışıldayan mantarlar, tropik bölgelerin nemli ormanlarındaki ölü ağaç gövdelerinde gelişir. Bazı yörelerde “tilki ateşi” denen bu mantarların ışığı, türe bağlı olarak mavi ile yeşilimsi sarı arasında değişir. Avustralya’da yetişen Ple- urotus lampas ile ABD’de yetişen, yaklaşık 13 cm çapındaki Clitocybe illudens ışıldayan mantarlann en iri örnekleridir. Kara hayvanlarının ışıldayan örneklerinin hemen hepsi gececidir. Asya’nın tropik bölgelerinde yaşayan Orphaneus cinsinden bazı kırkayaklar, gövdenin her bölütünden ışıklı bir sıvı salgılar. Işıldayan böcekler arasında, Diptera (çiftkanatlılar) takımından gerçek sinekler de bulunur. Bunlardan Arachnocampa luminosa’rvm larvaları, Yeni Zelanda’daki mağaraların tavanlarında, sal- gıladıklan iplikçilerin ucunda asılı durarak gövdenin alt ucundaki yumrudan yeşilimsi mavi bir ışık yayarlar. Ateşböcekleri, kan- dilböcekleri, taklaböceklerinin tropik bölgelere özgü bazı türleri ışıldayan kınkanatlıların en bilinen örnekleridir. Diplocladon hasseltii’nin dişisi, gövdesinin her bölütündeki üç noktadan sürekli olarak yeşilimsi- mavi bir ışık saçarak uzunlamasına üç ışık dizisi oluşturur.
Yeni Zelanda’nın Auckland yöresindeki akarsularda yaşayan bir kanndanayaklı (La- tia neritoides), ışıldayan tatlı su canlılarının bilinen tek örneğidir. Japonya’daki Suva Gölünde yaşayan ve ateşböceği karidesi (hotaru ebi) denen bir tür karidesin ışığı, hayvanın vücuduna yerleşen ve genellikle 24 saat içinde karidesi öldüren ışıklı bakterilerden yayılır.
Işıldamanın biyokimyasal açıklaması: Işık yayımından sorumlu olan temel bileşenler, yükseltgenebilir organik bir molekül olan lusiferin ile lusiferaz enzimidir. Yapısı her canlıda değişen bu maddeler, genellikle cins ya da tür adı belirtilerek kullanılır; örneğin ateşböceği lüsiferini ve lüsiferazı gibi. Lüsiferin-lüsiferaz tepkimesi, gerçekte, lüsiferaz enziminin katalizleyici etkisiyle gelişen bir yükseltgenme tepkimesidir; lüsiferi- nin serbest oksijenle yükseltgenmesi ışık yayılmasıyla sonuçlanır. Cypridina ve Latia cinsinden kabuklular ile birçok balıkta rastlanan bu tür tepkimede, ortamdaki tüm lüsiferin yükseltgeninceye kadar ışık yayımı sürer.
Herhangi bir enzimle katalizlenmeyen ve lüsiferin-lüsiferaz tepkimesine benzemeyen başka bir biyolojik ışıldama tepkimesinde, fotoprotein denen ve molekül ağırlığı hemen her canlıda değişen ışık yayıcı bir protein rol oynar. Aequorea ve Halistaura cinsinden denizanalarında, Chaetopterus cinsinden denizsolucanlarında ve Megany- ctiphanes norvegica türü karideslerde ışıldama böyle bir proteinle gerçekleşir. Aequorea ya da Halistaura’da, fotoprotein kalsiyum iyonuyla karıştığı an ışık yayılır; bu tepkimede oksijene gerek yoktur. Chaetopterus sisteminde, canlının fotoproteini bir oksijen molekülü, bir hidroperoksit, Fe+2 iyonları ve biri nükleoprotein, öbürü lipit yapısında iki yardımcı maddeyle birleşir. Meganyctiphanes sisteminde ise ışık, fotop- roteinin, henüz yapısı bilinmeyen ısıya dayanıklı flüorışıl bir bileşikle ve bir oksijen molekülüyle karışmasından doğar. Dinoflagellatlardan Gonyaulax polyedra’ da ise daha değişik bir ışıldama sistemi vardır. Bu tekhücreli deniz canlısının ışık sisteminde bulunan kristalsi parçacıklar, ancak ortamın asitliği arttığı anda ışık saçabilir. Oksijen ve tuz eşliğinde birleşerek ışık yayan lusiferin ve lusiferaz molekülleri, bu kristalsi parçacıkların ayrışmasıyla da açığa çıkabilir.
Kaynaklar:
- http://viewkick.com/foxfire
- Wikipedia
- http://www.eokul-meb.com/biyolojik-isildama-38423/
BİYOLOJİ ÖDEV YARDIM
-
Mercanlar ve Mercan resifleri hakkında bilgi
-
Kulak Nedir? Kulağın Yapısı ve Görevleri Nelerdir?
-
Göz nedir ? Gözün görevleri nelerdir ? Canlılarda göz ve görme organı
-
Boğaz nedir ? Boğazın kısımları nelerdir ?
-
Omurga, columna vertebralis nedir ? Görevleri nelerdir ?
-
Doğal gübreler nelerdir
-
Kimyasal (yapay) gübreler nelerdir
-
Kortizol Nedir
-
Semantik Nedir ?
-
Karasal Ve Sucul Biyomların Özellikleri Nelerdir ?
-
Kaç çeşit biyom vardır
-
Bitki Ve Hayvanların Yeryüzündeki Dağılımını Etkileyen Faktörler Nelerdir?
-
Bitkisel dokular hakkında bilgi
-
Ekosistemde besin zinciri ve besin ağının önemi nedir ?
-
Genetik Algoritmalar