Hvordan produserer fireflies lys?

Skumringen flimrende av ildfluer bekrefter at sommeren har kommet. Som barn har du kanskje fanget de såkalte lynfeilene i kuppede hender og kikket gjennom fingrene for å se dem gløde, og lure på hvordan de fascinerende ildfluer produsere lys.

fireflies lage lys på en lignende måte som hvordan en glowstick fungerer. Lyset er resultatet av en kjemisk reaksjon, eller kjemiluminescens. Når en lettproduserende kjemisk reaksjon oppstår i en levende organisme, kaller forskere denne egenskapen bioluminescens. Mest bioluminescerende organismer lever i marine miljøer, men ildfluer er blant de jordiske skapningene som er i stand til å produsere lys.

Hvis du ser nøye på en voksen ildflu, vil du se at de to eller tre siste magesegmentene fremstår annerledes enn de andre. Disse segmentene omfatter det lysproduserende organet, en effektiv struktur som produserer lys uten å miste varmeenergi. Hvis du noen gang har berørt en glødepære etter at den har gått noen minutter, vet du at den er varm. Hvis ildfluens lette organ avgir sammenlignbar varme, ville insektet møtt en sprø ende.

I ildfluer avhenger den kjemiske reaksjonen som får dem til å glød av et enzym som kalles luciferase. Ikke bli villet med navnet; dette enzymet er ikke noe verk fra djevelen. Lucifer kommer fra latin lucis, som betyr lys, og Ferre, som betyr å bære. luciferase er bokstavelig talt enzymet som bringer lys.

Brennende bioluminescens krever tilstedeværelse av kalsium, adenosintrifosfat, den kjemiske luciferan og enzymet luciferase i det lette organet. Når oksygen blir introdusert til denne kombinasjonen av kjemiske ingredienser, utløser det en reaksjon som produserer lys.

Forskere oppdaget nylig at nitrogenoksid spiller en nøkkelrolle i å la oksygen komme inn i ildfluens lette organ og sette i gang reaksjonen. I mangel av nitrogenoksid binder oksygenmolekyler seg til mitokondriene på overflaten av de lette organcellene og kan ikke komme inn i organet for å utløse reaksjonen. Så ikke noe lys kan produseres. Når det er til stede, binder nitrogenoksid seg til mitokondriene i stedet, slik at oksygenet kan komme inn i organet, kombineres med de andre kjemikaliene og genererer lys.

I tillegg til å være artsmarkører for kompisattraksjon, er bioluminescensen også et signal til ildfluenes rovdyr, som flaggermus, at de kommer til å bli bitter smaker. I en studie publisert i august 2018-utgaven av tidsskriftet Vitenskapelige fremskritt, fant forskere at flaggermus spiste færre ildfluer når ildfluene var glødende.

Lettproduserende ildfluer blinker i et mønster og en farge som er unik for deres art, og disse blitsmønstrene kan brukes til å identifisere dem. Å lære å gjenkjenne ildfluesartene i ditt område krever kunnskap om lengden, antall og rytmen i deres blink, intervallet til tiden mellom blinkene, fargen på lyset de produserer, deres foretrukne flymønster, og tiden på natten når de vanligvis blinker.

Hastigheten til et ildflues blitsmønster styres av frigjøring av ATP under den kjemiske reaksjonen. Fargen (eller frekvensen) på det produserte lyset påvirkes sannsynligvis av pH-. En ildflues blitzfrekvens vil også variere med temperaturen. Lavere temperaturer gir lavere blitzfrekvens.

Selv om du er godt kjent med blitsmønstrene for ildfluer i ditt område, må du være oppmerksom på mulige imitatorer som prøver å lure sine medefyrfluer. Brannslukkende hunner er kjent for sine evner etterligne blitsmønstrene til andre arter, et triks de bruker for å lokke intetanende menn nærmere, slik at de kan score et enkelt måltid. For ikke å bli utgått, kan noen mannlige ildfluer også kopiere blitzmønstrene til andre arter.

Luciferase er et verdifullt enzym for biomedisinsk forskning, spesielt som en markør for genuttrykk. Forskere kan bokstavelig talt se et gen på jobb eller tilstedeværelsen av en bakterie når luciferasen er merket. Luciferase har blitt mye brukt for å identifisere matforurensning av bakterier.

På grunn av sin verdi som forskningsverktøy etterspørres luciferase av laboratorier, og den kommersielle høsten av levende ildfluer påvirket ildfluebestanden negativt i noen områder. Imidlertid klonet forskere vellykket luciferasegenet fra en ildfluesart, Photinus pyralis, i 1985, som muliggjør storstilt produksjon av syntetisk luciferase.

Dessverre utvinner noen kjemiske selskaper fremdeles luciferase fra ildfluer i stedet for å produsere og selge den syntetiske versjonen. Dette har effektivt satt en dusør på hodet på ildfluer i noen regioner, der folk blir oppfordret til å samle dem av tusenvis i løpet av toppen av deres sommerparingssesong.

I et enkelt Tennessee fylke i 2008, folk som er ivrige etter å få penger på ett selskapets krav om ildfluer som er fanget og frøs rundt 40 000 menn. Datamodellering av ett forskerteam antyder at dette høstingsnivået kan være uholdbart for en slik ildfluggbestand. Med tilgjengeligheten av syntetisk luciferase i dag, er slike innhøstinger av ildfluer for profitt helt unødvendige.

• Capinera, John L. Encyclopedia of Entomology. Springer, 2008.
• “Brannlysvakt.” Museum of Science, Boston.
• “Hvordan og hvorfor lyser brannfly?” Vitenskapelig amerikansk, 5. sept. 2005.
• “Brannfluer tenner for å tiltrekke kamerater, men også for å avskrekke rovdyr.” American Association for the Advancement of Science, 21. aug. 2018.
• _{Lee, John. "Grunnleggende bioluminescens. "Institutt for biokjemi og molekylærbiologi, University of Georgia.}
• _{"Modelleringseffekter av innhøsting på brannmessig befolkningsbestandighet," Økologisk modellering, 2013.}