شب* تابي پديده ی توليدوانتشار نور توسط موجودات زنده است. اين پديده دربعضي از حشرات خصوصا در كرم شب تاب به خوبي ديده شده است.شب تابي نتيجه واكنشهاي شيميايي ساده و ابتدايي بين رنگدانه شب تاب ويك آنزيم به نام لوسيفراز واكســــيژن ميباشد.لوسيفرين ماده مقاوم به حرارت ومنبع توليد نور است.لوسيفراز آنزيم راه انداز واكنش مي باشد واكسيژن به عنوان سوخت مصرف ميشود.حشرات شب تاب از نور به عنوان عاملي براي جذب جفت يا مقابله با دشمنان خود استفاده ميكنند.
دانشمندان ازاين حشرات در تحقيقات پزشكي،مبارزه با حشرات آفت وتحقيقات بيوتكنولوژي استفاده مي كنند.



اهمیت تکاملی بیولومینسانس

بیولومینسانس در موجوداتی که از این ویژگی بهره مندهستند دارای اهمیت تکاملی است و می*توان کاربردهای زیر را به طور عمده برای آن برشمرد:
1. وسیله*ای برای استتاروشکار- برای مثال کوسه*ی کوکیکاتر با لومینسانس سرتاسر بدن خود را نورانی می*کند جز ناحیه*ای در زیر شکمش که تاریک باقی می*ماند. این قسمت تاریک همانند ماهی تُن به نظر می*رسد و باعث جلب ماهی*های شکارچی می*شود و به این ترتیب با این طعمه*ی فریبنده، ماهی شکارچی خود طعمه*ی کوسه*ی کوکیکاتر می*شود.

2. به عنوان وسیله*ی دفاعی- دینوفلاژله*ها(گروهی ازتاژکداران) زمانی که حمله*ی شکارچی*هایشان را حس می*کنند با لومینسانس باعث جلب شکارچی**های بزرگتر نیز می*شوند که شکارچی*های اولیه را شکار می*کنند و دیانوفلاژلت*ها را از خورده شدن نجات می*دهند.

3. جلب جفت- کرم*های شب تاب در فصل جفتگیری با تابش نور جلب جفت می*کنند.

4. برای برقراری ارتباط- این استفاده از بیولومینسانس بیشتر در کلونی*های باکتری*های لومینسانس کننده دیده می*شود.


شب تابي اولين باردربعضي ارگانيسمهاي دريايي ديده شد واين موجودات منبع اصلي توليد نوردر اعماق تاريك دريا هستند.
شب تابي نتيجه واكنشهاي شيميايي است وازاين جهت نورتابي شيميايي نيز ناميده ميشود.
اين پديده در بعضي باكتريها،قارچها،ماهيهاي ژله اي،جلبكها،حشرات،دو كفه ايها،حلزونها وخرچنگها ديده شده است.
.بعضي ازقارچها مي توانند نور ساطع كنند همانندقارچهاي Armillaria mellea
درقارچها توليد نور درون هاگدان وميسليوم به صورت ممتد انجام ميشود.اعتقاد براين است كه پديده نوردهي درقارچها جهت جذب بعضي حشرات براي عمل گرده افشاتي هاگهاي آنها صورت مي گيرد.درنتيجه توانايي توليد مثل آنها افزايش مي يابد.
بعضي نماتودها(كرم هاي لوله اي) به واسطه همزيستي كه با بعضي باكتري ها دارند مي توانند نور توليد كنند.
نما تودهاي جنس Neoaplectanaو, Steinernema وHeterorhabditis با باكتريهاي جنس Xenorhabdus luminescens جهت توليد نور رابطه همزيستي دارند.

تاكنون درطبيعت درگياهان گلدار،پرندگان،خزندگان،دوز يستان وپستانداران پديده نور تابي مشاهده نشده است.
اين پديده به طورپيشرفته درحشرات ديده شده است وخصوصا درراسته هاي دو بالان ،قاب بالان ونيم بالا ن به طور مشخص ديده شده است.
راسته قاب بالان شامل بزرگترين گروه حشرات شب تاب است كه چندصد گونه شناخته شده دارند وداراي اندامهاي توليد كننده نورپيشرفته هستند.بهترين حشرات شناخته شده شب تاب به خانواده هاي Lampyridae, Elateridae وPhengodidae تعلق دارند.
اعضا خانواده Lampyridae شب تاب يا حشرات نوراني ناميده ميشوند.اين حشرات درحالت نابالغ كرم شب تاب ودرحالت بلوغ حشره شب تاب ناميده ميشوند.






اندامهاي توليد نوردرحشرات


پديده نوردهي عموما به باكتري هايي كه دربدن موجودات زنده زندگي ميكنند نسبت داده ميشود.اما حشرات داراي اندام هاي اختصاصي توليد نورهستند.اين اندامها ممكن است درهردوجنس نر وماده وجودداشته باشند يا فقط محدود به جنس ماده وحالت نوزادي باشند به خصوص درحشره شب تاب. درحشرات اندامهاي توليد نور درنزديك سطح بدن ودررير پوست نيمه شفاف قرار گرفته اند.اين اندامها ممكن است به صورت پراكنده درناحيه سروسينه وشكم وجودداشته باشند.ومعمولادرحشرات بالغ اين اندامها درسطح زيرين سينه وشكم قرار گرفته اند.
درحشره اي به نام Photuris ازخانواده Lampyridae نرها داراي دو جفت اندام نورده ولي ماده ها فقط داراي يك اندام نورده هستند.
كرم railroad worm داراي 11 جفت اندام نورده درسطح جانبي سينه وشكم ويك جفت اندام در سر مي باشد.
در Fulgora ازخانواده Homoptera اندام نورده فقط درناحيه سر قرار گرفته است.


ساختمان اندامهاي توليد كننده نور


اندام هاي توليد كننده نور داراي سلولهاي اختصاصي به نام photocytes هستند كه به صورت استوانه اي درگوشه هاي زير پوست قرار گرفته اند
در پشت سلولها يك سطح اصلي منعكس كننده نوروجوددارد كه از دانه هاي اورات درست شده است.فتو سيتها اكسيژن راازلوله هاي هوايي سطح شكم دريافت ميكنند وهمچنين داراي تعداد زيادي ميتوكندري هستند تا انرژي مورد نياز را براي واكنشهاي شيميايي آنها به صورت ATP دراختيارشان قراردهد.




بيوشيمي واكنشهاي توليد نور


Thomas Bartholin فيزيكدان دانماركي اولين كسي بود كه دراين رابطه كتابي را به نام ‘Animal Lights’ درسال 1647نوشت.اما درسال 1885 يك فيزيولوژيست فرانسوي به نام Raphael Dubois اثبات كرد كه سه ماده اصلي موثردرتوليد نور لوسیفرين،آنزيم لوسیفرازومولكولهاي اكسيژن هستند.
واكنش توليد نور با ايجاد پيوند بين آنزيم لوسيفراز با لوسيفرين درون سيتوپلاسم سلولها رابطه مستقيم دارد واين مجموعه لوسيفرين-لوسيفراز درگونه هاي مختلف حشرات از نظر ساختمان تفاوت دارد ويكسان نيست. در این جانوران انتشار نور تحت کنترل سیستم عصبی است و نور بر اساس نیاز یا باتحریک عصبی آزاد می*شود.


لوسيفرين كه راز توليد نوراست مولكولي است كوچك (62كيلو دالتون) كه ممكن است يك آلدئيد يا پلي پپتيد يا پروتئين باشد.توليد نور بوسيله اكسيداسيون لوسيفرين درحضور آنزيم لوسيفراز انجام ميشود.
ابتدا ،ATP لوسيفرين رادرحضور آنزيم ويون منيزيم فعال ميكند ومولكولي به نام adenylluciferin توليد ميشود سپس اين ماده به فرم تحريك شده oxyluciferin اكسيد ميشود.

درهنگام واكنشهاي اكسيداسيون آنزيماتيك لوسيفرين 40 تا80 كيلو كالري انرژي به ازاي هر مولكول دريك مرحله در دسترس مي باشد و انرژی به وسیله*ی ملکول ساتع کننده*ی نور جذب می*شود و سبب برانگیخته* شدن مولکول می*شود. زمانی که مولکول به حالت پایه یا اولیه*ی خود بر می*گردد انرژی اضافی به صورت نورآزاد می*شود. ودراين واكنش 98% انرژي به صورت نور آزاد ميشود وگرما هم توليد نمي شود.


انواع رنگهاي نور توليد شده درحشرات


دراكثر حشرات نور توليد شده درمحدوده زرد-سبز ميباشد مانند Photinus وLampyris ودرلارو وماده بالغ rail road worm درسينه وشكم نور نارنجي يا سبز ودرسر نور قرمز راايجاد ميكنند. نور توليد شده توسط Arachnocampa آبي وسبز ودر Fulgora سفيد مي باشد.
به هر حال رنگ نور توليد شده به گونه حشره يا به محيط زندگي حشره يا به علت اختلاف در ساختمان آنزيم لوسيفراز درگونه هاي مختلف بستگي دارد.

اهميت توليد نور درحشرات


1-جفت يابي:درحشره شب تاب نور عاملي براي جفت يابي است.ونور عاملي براي جذب جفت مي باشد.در تعدادي ازگونه هاي خانواده Lampyridae جنس ماده فاقد بال مي باشد وتوانايي پرواز ندارد بنابراين بيو لومينسانس براي آنها عامل بسيار مهمي درجذب حشره هاي نربالدار مي باشد.
الگوي تابش نور بين گونه هاي مختلف وجنسهاي مختلف متفاوت مي باشد.مثلا دريك شب نسبتا خنك ،بعضي گونه ها سيگنال هاي كوتاه نوراني با 5.5 ثانيه تاخير ازيكديگر توليد مي كنند.بعضي ديگر ازگونه ها پس ازيك ثانيه وقفه سيگنال نوررا براي چند ثانيه توليد كنند.دربعضي گونه هاي مناطق گرمسيري حشرات درنقطه اي جمع ميشوند وسپس با هم توليد نور مي كنند.
نرها وماده هاي گونه شب تاب Photuris pyralis درهواي تاريك وروشن شروع به توليد نوربا سيگنالهاي كوتاه ولي با فواصل منظم ميكنند.
دراين گونه جنس نر پرتوهاي نور رابراي جذب جنس ماده توليد ميكند ونسبت نر ها به ماده ها 50 به 1 مي باشد.يعني به ازاء هرماده 50نر وجود دارد.
ماده ها ازيك برگ بالا مي روند وبافاصله 10تا12 فوت ازجنس نرشروع به توليد نور مي كند واين تبادل نور بين جنس نر وماده5 الي 10 بار ادامه پيدا مي كند تا عمل جفت گيري انجام شود.

2-شكاركردن: مهمترين مثال كه درآن نور به عنوان عاملي براي به تله انداختن صيد استفاده مي شود در حشره شب تاب Arachnocamp luminasa
درنيو زيلند ديده شده است. حشره ماده درون يك غار تاريك تخم گذاري ميكند و لارو حشره پس ازبيرون آمدن ازتخم بوسيله توليد تار چسبناك ازسقف قار آويزان ميشود واين لاروها درشب شروع به توليد نور ميكنند ودرون غارراروشن مي كنند واين باعث جلب ساير حشرات وبه دام افتادن آنها توسط لارو حشرات مي شود.اين غارهاي محل سكونت حشرات درنظر مردم "غارهاي درخشان" ناميده مي شوند ويكي از جاذبه هاي طبيعي براي جلب توريستها درنيوزيلند مي باشند.

3-دفاع دربرابر دشمنان: دركرم شب تاب كه توليد نور درناحيه سر هنگام حركت كرم صورت مي گيرد. دانشمندان معتقدند كه توليد نور توسط اندامهاي جانبي كرم شب تاب عاملي براي مقابله با دشمنان مي باشد.دانشمندان معتقدند كه توليد ناگهاني فلاشهاي نور عاملي براي دفع دشمنان مي باشد.
كرم شب تاب در مكانهاي كوچك وتاريك زندگي ميكند وتوليد ناگهاني نور عاملي براي وحشت وفراردشمنان ميباشد.


منبع:زیست نیوز