“Secretele” bioluminiscentei

In noaptea de 11 noimebrie 1492, matelorii de pe corabia “Santa Maria”, la carma careia se afla Cristofor Columb, au fost martorii unui spectacol inedit: apele din apropierea Antilelor prezentau o luminozitate neobisnuita; avea loc “dansul” nuptial al femelelor fosforescente, din specia unor viermi minusculi.

Noapte senina si calda de vara. Vazduhul este segetat in toate directiile de numeroase luminite albastre-aurii. Sunt licuricii!

Jocuri de sclipiri luminoase, verzui-aurii, pornite din muschiul matasos al padurilor carpatine de molid, umede si intunecoase. Codrul pare feeric.

Apa marii “ia foc”; pe valurile ei luneca milioane de luminite galbene, radiate de niste organisme unicelulare. Are loc spectacolul noctilucilor, care “aprind” valurile.

Am citat cateva din bizarele fenomene luminiscente din lumea vegetala si animala, din care se vede ca viul produce ... lumina. Ce este aceasta bioluminiscenta? Cum se realizeaza? Si la ce serveste?

Radiatia luminoasa “vie” este apanajul multor specii, unele aflate, de regula, pe o treapta inferioara a evolutiei. Cele mai simple organisme care pot “fabrica” lumina sunt bacterii. Unele paraziteaza mici animale – crustacei, pesti, insecte; altele sunt saprofite (traiesc pe suprafete organice aflate in descompunere); o a treia categorie o constituie bacteriile simbiotice (in relatie de avantaj reciproc cu organismele-gazda). Fotogeneratoare sunt si unele specii de ciuperci saprofite (traiesc pe trunchiurile copacilor daborati). Dar cele mai curioase fenomene de luminiscentatalnesc la animalele unicelulare (protozoare), la spongieri (bureti), la celenterate (polipi si meduze), la moluste (melci, scoici, sepii, calmari, caracatite), la unii viermi inelari, la crustacei. Dintre insecte, binecunoscuti sunt licuricii. Fenomenul bioluminiscentei poate fi, de asemenea, intalnit la unii serpi de mare, la stele de mare, castraveti si crini de mare, la numerosi pesti etc.

Mecanismul producerii luminii “vii” nu este deloc simplu. Prin procedee complexe are loc convertirea energiei chimice potentiale (aflata in moleculele substantelor organice) in alte forme de energie, inclusiv de lumina. In cazul bacteriilor, bunaoara, emisia de lumina are la baza reactii chimice catalizate de o enzima numita luciferaza. “Procesele de oxido-reducere din corpul bacteriilor – arata dr. Gheorghe Nastasescu, intr-o lucrare pe aceasta tema – se realizeaza prin intermediul a o serie de enzime respiratorii – dehidrazele – active in prezenta unor coenzime care servesc ca acceptori tranzitorii de hidrogen de la un substrat donator la altul acceptor. Donatorul poate fi molecula substantelor organice (glucide, lipide, proteine) care, sub influenta dehidrazelor, pierde atomii de hidrogen sau electronii acestora. Coenzimele dehidrazelor asigura transferul atomilor de hidrogen (respectiv al electronilor) in lungul lantului respirator, pana la acceptorul final, reprezentat, in cazul respiratiei aerobe, de oxigen”.

Sub actiunea luciferazei apare ... lumina albastra sau albastra-verzuie din spectrul vizibil.

Cea mai mare parte din organismele luminiscente se afla in mari si oceane. La adancimea de peste 700 cm, circa 90% din organismele animale prezinta fenomenul de bioluminiscenta. Lumina, in cele mai multe cazuri, este produsa prin mecanisme similare, elementele principale implicate fiind luciferina (substanta de natura proteica) si luciferaza (enzima care catalizeaza in mod specific luciferina).

La cele cateva specii luminiscente terestre, in afara celor doua substante principale mentionate, cu rol deosebit revine moleculelor macroergice de adenozintrifosfat (ATP) a caror energie este folosita de enzima luciferaza.

Remarcabil este faptul ca in reactiile bioluminiscentei energia cheltuita este transformata in proportie de 80-90% in lumina. Cu un astfel de randament nu lucreaza nici o masina realizata de om!

Dar ce semnificatie are bioluminiscenta? In foarte multe cazuri este vorba de modalitati specifice de atragere a prazii, de camuflaj prin “orbire” sau de iluminarea propriului corp vizual, de derutarea dusmanului atacator etc. Pestii unditari, de exemplu, au o prelungire, ca o undita, deasupra gurii, prevazuta cu o para luminiscenta, care serveste ca ... momeala. Calmarii si alte cefalopode se salveaza din fata pradatorilor improscandu-le cu lichid luminiscent; rapitorul ataca “pata” fosforescenta, care serveste ca ... momeala. Calmarii si alte cefalopode se salveaza din fata pradatorilor improscandu-le un lichid luminiscent; rapitorul ataca “prada” fosforescenta, in timp ce animalul dispare in zona intunecata.

Bioluminiscenta este, totodata, un mijloc eficient de comunicare intraspecifica. Recunoasterea partenerilor, parazile de curtare, delimitarea teritoriala, gruparea sau fuga ordonata a indivizilor etc., sunt aspecte specifice ce se realizeaza, intre altele, si pe calea schimbului asigurarii repoducerii si mentinerii vietii.

Omul ar putea avea foloase mari din studiul bioluminiscentei. Iata cateva exemple care deschid noi cai de cercetare: cu ajutorul echipamentului chimic luciferaza-luciferina de la licuri se pot pune in evidenta bacteriile infectioase, aflate in torentul sanguin sau pe caile urinare; intensitatea luminoasa a acelusiasi sistem biochimic scade in prezenta celulelor canceroase, permitand un diagnostic precoce; o cultura de bacterii (cu densitati de ordinul sutelor de miliarde) pusa intr-un balon de apa de mare permite iluminarea convenabila a unei camere etc.

Descifrarea completa a celui mai important secret al bioluminiscentei – transformarea cu randament maxim a energiei chimice in lumina – poate constitui “cheia” pentru punerea in valoare, pe cale enzimatica, a unor noi resurse energetice, cu randamente neatinse in prezent.

Autor: V. Stancu