Mladí vědci Belgie na první Evropské výstavě vědeckotechnických projektů mládeže ESE v Praze představili svoji soutěžní práci, věnovanou zajímavému přírodnímu jevu - světélkování organismů. Pacifique Tshilombo Nsakisha, Sophie Servais, Julie Paternotte, Charlotte Selvais a Steve Grandsart, žáci školy Institut de la Providence z města Champion, zpracovali tento projekt za patronátu paní Brigitte Fabry - Sevrin. I když se jedná spíš o souhm zjištěných poznatků, domníváme se, že otištění může být pro naše studenty inspirativní.

BIOLUMINISCENCE

Cílem projektu je představit metodu práce založenou na způsobech poznávání světa, který nás obklopuje, a naučit se myslet tak, jak to činí vědci. Pozornost jsme zaměřili na rozvíjení základních vědeckých dovedností. Návrh účastnit se soutěže vědeckých prací naráz vyvolal obecné nadšení ve třídě. Téma "BIOLUMINISCENCE" bylo schváleno jednohlasně.

1. Definice jevu:

Bioluminiscence je vyzařování světla živým organismem.

2. Položili jsme si tyto otázky:

1. U jakých živočichů se bioluminiscence vyskytuje?
2. Jaký je původ bioluminiscence?
3. S jakým cílem živé organismy produkují světlo?
4. Existují nějaké vědecké aplikace bioluminiscence? V jakých oblastech? V čem spočívají?
5. Jaký je rozdíl mezi slunečním světlem a světlem produkovaným živočichy?
6. Bylo by jednou možné nahradit elektřinu bioluminiscencí?

3. Vyhledávání informací:

1. Už od začátku práce na našem projektu jsme měli obrovskou radost, že jsme se seznámili s panem Jean - Francoise Reesem, badatelem fyziologické laboratoře při Katolické univerzitě v Louvain. Jeho jméno jsme si přečetli pod článkem v časopise "ATHENA" (č. 57 - leden 1990), článek se jmenoval "Bioluminiscence". Pan Rees přijal pozvání k návštěvě naší školy a odpověděl na naše otázky z dotazníku, které jsme mu poslali. Jeho přínos, založený na slavných experimentech, znamenal pro naše bádání obrovské obohacení.
2. Časopisy, které jsme prostudovali:
   • "Athena" (č. 57 - leden 1990)
   • "Athena" (č. 60 - duben 1990)
   • "La Recherche" (č. 242 - duben 1992)
   • "Probio - Revue" (č. 3 - 4, sv. 7 - 1984)

   Viděli jsme též videonahrávku "Les inventions de la vie: I'école de I'arnague".

4. Realizace chovu v laboratorní třídě:

Získali jsme informace, jak chovat světélkující bakterie typu Photobacterium phosphoreum. Zahájení tohoto projektu znamenalo nadšení pro práci ve výzkumu týkajícím se baktérií. Zde jsou zjištění, která jsme na toto téma učinili:

Kultura světélkujících baktérií (Photobacterium phosphoreum)

1. ŽIVNÁ PŮDA má složení: Extrakt z masa (kostka bujónu): 20g, agar: 15g, mořské soli: 30g, destilovaná voda: do 1000 ml.
2. PRACOVNÍ POSTUP
   1. Příprava živné půdy: Zahřejeme vodu v litrové nádobě, přidáme soli, agar a mícháme až do úplného rozpuštění, nalijeme do Erlenmeyerovy baňky a zazátkujeme vatovým tampónem.
   2. Sterilizace živné půdy: Erlenmeyerovu baňku dáme do tlakového hrnce, kde je na dně voda, zahříváme 20 minut (od začátku pískání, necháme vychladnout bez vypuštění páry, živnou půdu nalijeme do sterilních Petriho misek (vrstva 0,5 cm) a dáme vychladnout až úplně ztuhne. Po vychladnutí jsou misky konzervované a zabrání se nežádoucí kondenzaci vody na víčku.
   3. "Osetí" živné půdy: Pomocí "očka" zahřátého nad ohněm nabereme baktérie ze základního kmene, dáme je do každé misky a protřeme "očkem", ihned misky znovu zavřeme.

5. Syntéza informací:

Otázka 1: JAKÉ ORGANISMY JSOU SVĚTÉLKUJÍCÍ?

Podle Margulisovy a Schwartzovy klasifikace čtyři z pěti říší organismů obsahují světélkující organismy. Žádná rostlina nevysílá světlo. Bioluminiscence je trochu zastoupena u monér (2 druhy), protist (13 druhů) a u hub (18 druhů). Na druhé straně je 620 druhů živočichů, které jsou bioluminiscentní. Nácházíme tu takové rozmanité formy života jako jsou medůzy, kroužkovci, mořští hlavonožci, hmyz, mořské hvězdice a ryby, ale není tu žádný čtyřnohý živočich.

Zde uvádíme zavedené rozlišení pěti říší organismů:

• 1. říše: Monéry a prokaryota, jsou to bakterie a mořské řasy. Absorpce organických částic je hlavním způsobem obživy bakterií. Sinice a některé bakterie provádějí fotosyntézu.
• 2. říše: Protista, jsou to jednobuněčná eukaryota nebo kolonie jednobuněčných.
• 3. říše: Rostliny - fotosyntetická eukaryota - zelené, červené a hnědé řasy, mechy, cévnaté rostliny.
• 4. říše: Houby, jsou to heterotrofní eukaryota. Jejich mycélium vypouští do živného prostředí fermenty, které působí vnější hnití. Zpětně pak natrávený materiál absorbují.
• 5. říše: Živočichové, jsou to heterotrofní eukaryota. Jsou mobilní, citlivá a mají soubor tkání, orgánů a velmi diferencovaných systémů, jejich buňka neobsahuje tuhou stěnu.

Tabulka 1: Zastoupení bioluminiscence v živém světě

Otázka 2: JAKÝ JE PŮVOD BIOLUMINISCENCE?

Trochu historie: Produkce světla živými bytostmi, neboli bioluminiscence, vždy člověka fascinovala. Už ve 4. století před Kristem projevil slavný Aristoteles zájem o "věci, které nejsou viditelné za denního světla, ale ve tmě". 0 několik století později Plinius Starší, spisovatel a přírodovědec, sbíral světélkující organismy v Neapolské zátoce. Ale až v 17. století vznikly první studie o těchto jevech. V roce 1697 slavný anglický fyzik Robert Boyle zkoumal bioluminiscenci, která se vytváří na povrchu mrtvých ryb. Díky pokusům s uhlím analogií zjistil, že vzduch je nezbytný k tomuto vyzařování světla. Jiní vědci však viděli ve vyzařování světla mrtvými rybami jev rozdílný od vyzařování světla živými organismy. O století později byly tyto jevy již rozpoznány a světélkování mrtvých ryb bylo interpretováno jako výsledek činnosti světélkujících baktérií ve tkáních ryb. Stejně tak byl vymezen vztah mezi světélkujícími fenomény v moři a přítomností světélkujících mikroorganismů. Tato pozorování dala podnět ke studiu těchto velmi specifických živých organismů a biochemických procesů, které jsou přítomné při vyzařování světla.

A dnes? Základní krok k pochopení těchto jevů učinil biolog Raphaél Dubois, který odhalil, že světlo vzniká během zvláštní biochemické reakce, kterou lze shrnout takto:

	luciferáza
luciferin + kyslík		oxyluciferin + světlo

Luciferin reaguje s kyslíkem díky enzymu luciferáze, který hraje roli katalyzátoru chemické reakce. Tím vznikne oxyluciferin ve stavu energeticky excitovaném, což dovoluje vyzařování světla.

Vývoj energetické hladiny elektronů vybuzených molekul oxyluciferinu

Substance luciferin a luciferáza vznikají ve zvláštních buňkách nazývaných photocyta. Tyto buňky jsou buď různě rozmístěny ve tkáních organismu, nebo seskupené v jednom specializovaném orgánu, nazývaném photophora.
	Schéma photophory ryby Porichthys

Jestliže substance nutné k vyzařování světla vznikají uvnitř photocyt, neznamená to ještě, že jsou photocyta místem světélkující reakce. Řada druhů odvádí Luciferin a luciferázu do okolního prostředí a reakce mezi těmito dvěma složkami vzniká vně photocyt. Například korýš Vargula má dvě luminescentní žlázy schopné rychle vystříknout světélkující materiál do mořské vody. Tato luminiscence má za účel vylekat jejich predátory. A tady se už dotýkáme další otázky ...

Pokračování příště...