POKUS R. DUBOISE DOKLÁDAJÍCÍ NUTNOST PŘÍTOMNOSTI LUCIFERINU A LUCIFERÁZY PŘI PRODUKCI SVĚTLA

Manipulace		Výsledek manipulace
1) - v hodinovém sklíčku: několik korýšů Vargula, - rozdrtit prstem 2) - uschovat (1) stranou		Vzniká světelné záření, které však po vyčerpání luciferinu rychle mizí
3) - pokusný válec (a) s 10 až 20 korýši, dolít vodu - umístit (a) do vroucí vody (b) 4) - nechat vychladnout (a)		Teplo ničí luciferázu (je to protein), obsaženou v korýších
5) - extrakce luciferinu, obsaženého v korýších: rozdrtit korýše pomocí skleněné tyčinky (c) 6) - dát (1) a (5) k sobě		Žádná produkce světla Vzniká světlo!

Závěr: Spolupřítomnost luciferinu a luciferázy je nezbytná ke vzniku světelné reakce.

Otázka 3: PROČ NĚKTEŘÍ ŽIVOČICHOVÉ PRODUKUJÍ SVĚTLO?
Faktem je, že bioluminiscence skýtá světélkujícím organismům lepší schopnost sebeprosazení ve vztahu k ostatním nesvětélkujícím organismům, které žijí na stejném místě a mají podobný způsob života. Rozlišujeme 3 drahy využití bioluminiscence: využití individuální, mezi jedinci stejného druhu a mezi jedinci různých druhů.

- UŽITÍ INDIVIDUÁLNÍ:
Světélkující organismus neužívá světlo ke komunikaci. Světlo šíří jen proto, aby osvítil sám sebe a tím zlepšil svoji schopnost vidění nebo orientace v temném místě. Příklad: Světluška si svítí na místo kam chce dosednout, aby se bezpečně vyhnula pavučinám či vodě.

- UŽITÍ MEZI JEDINCI STEJNÉHO DRUHU:
Jedinec vysílá světlo proto, že komunikuje s ostatními jedinci stejného druhu při různých situacích.
Rozlišujeme:
- Rozpoznávání členů stejného druhu (Každý druh světlušky má svůj typ zářeno
- Lákání opačného pohlaví. Tato výměna signálů probíhá většinou při námluvách
- Oznámení blízkosti predátora
- Shromáždění jedinců na stejném místě
- Označení životního prostoru

- KOMUNIKACE MEZI JEDINCI RŮZNÝCH DRUHŮ:
Bioluminiscence je užitečná k lákání kořisti a ochraně před predátory. Pokud jde o ochranu proti predátorům, existují dva způsoby:

1) Intenzivní a náhlá produkce světla v temném okolí dovoluje oslepit a na čas pozastavit predátora adaptovaného na tmu. Produkce světla může zcela odradit predátora od kořisti.

2) Světelná produkce slabá a dlouhotrvající slouží ke kamufláži - mnoho mořských organismů (korýši, vlikeni, ryby) má photophory umístěné na břišních a bočních částech těla, photophory jsou vždy orientované směrem dolů. Tyto organismy dokáží sladit intenzitu a barvu svého vlastního světla se světlem okolním, vzniklým vnikáním slunečních paprsků pod hladinu. Eliminují tak stín a predátoři nacházející se pod nimi je nezpozorují.

	Bez břišních světélkujících orgánů	S břišními světélkujícími orgány
Vzduch Moře
	Predátor vidí stín ryby = kořist	Predátor nepozoruje stín = kamufláž kontraluminací

1. Dopadající sluneční paprsky
2. Lámající se paprsky
3. Záření světélkujících břišních orgánů, které má stejný charakter jako okolní světlo:

Otázka 4: EXISTUJÍ VĚDECKÉ APLIKACE BIOLUMINISCENCE?
Současný stav bádání o bioluminiscenci není špatný. Již před lety si vědci a lidé z oblasti průmyslu uvědomovali obrovský technologický potenciál, který skýtají tyto bioluminiscentní systémy. Vznikla řada aplikací a tato část biologie, dlouho ponechávaná pouze zvídavým nadšencům, zaznamenala rychlý a slibný rozvoj. Uvádíme jen seznam aplikací bez hlubších výkladů všech mechanismů:

1. V OBLASTI LÉKAŘSTVÍ
Konec 60.let tohoto století přinesl metodu zjišťování a rychlého vyhodnocování bakteriální kontaminace potravin, krve a moči.

NÁHODA METODY:
Rychlost (několik minut stačí ke zjištění bakteriální kontaminace). Rychlost nebyla zrovna hlavní předností tehdy užívaných technik. Získání výsledků si vyžadovalo mnoho času. Až 48 hodin mohlo uběhnout od vzniku mikroorganismu do objevení identifikovatelných bakteriálních kolonií, v případě některých mikrobů až 7 dní. Jinými slovy: Stav krevních a močových infekcí se mohl zhoršit a pacient zemřít ještě před výsledkem analýz. Ze stejného důvodu byly prodávány potraviny před zjištěním jejich bakteriální kontaminace.

NEVÝHODA METODY: Metodou nelze získat informace o charakteru přítomných bakterií a o potřebném léčení.

2. V OBLASTI KOSMICKÉHO VÝZKUMU:
NASA, americká agentura pro kosmický výzkum, používala tyto metody ke zjišťování eventuální existence forem života na povrchu planety Mars. Výsledky byly negativní.

3. V OBLASTI ZÁKLADNÍHO BIOLOGICKÉHO VÝZKUMU:
- Neurobiologové lokalizují u myší některé patologické projevy na mozku.
- Dávkování četných organických molekul: hormonů, cukrů, mastných kyselin a alkoholů.
- V genetice se vědcům podařilo vytvořit nové živé světélkující formy, například bakterie. Sleduje se tak citlivost na antibiotika: pokud je léčení účinné, světélkování mizí, zatímco produkce světla zůstává stabilní u kmenů na léčení necitlivých. Je možné tedy zlepšit metodu boje proti kontaminovaným bakteriím.To vše v několika hodinách.
- Genetikové užívají bioluminiscenci také v boji proti virům podle schématu:

	1. virus bakteriofáza (zdravý) + gen luciferáze 2. bakterie prostředí obsahujícího luciferin Virus vnese do bakterie gen luciferázy a začne sám vyrábět luciferázu, bakterie začne světélkovat
	1. virus léčený antivirovými substancemi 2. bakterie tím méně světélkuje, čím je větší úmrtnost viru Účinné je antivirové léčení

Takto je možné stanovit strategii boje proti viru v několika hodinách a bez užití těžkých tradičních technik (buněčné kultury, elektronová mikroskopie). Těchto několik případů stačí k tomu, abychom předvedli, jak velký zájem je o světélkující organismy ve vědeckém výzkumu. Ve většině případů předčí technologie založené na bioluminiscenci metody tradiční, a to svojí jednoduchostí, rychlostí a efektivností. Navíc se tím vyhneme užívání radioaktivních složek, které jsou nebezpečné, těžko odstranitelné, a přitom často užívané v tradičních metodách.

Tyto aplikace jsou jen malou částí z možností, které světélkující systémy mohou poskytnout.

Otázka 5: JAKÝ JE ROZDÍL MEZI SVĚTLEM SLUNEČNÍM A TÍM, KTERÉ PRODUKUJÍ ŽIVOČlCHOVÉ?
Slunce produkuje světlo "teplé", 95% energie se přemění na teplo, jen 5% na světlo. Bioluminiscentní světlo je světlem "studeným", 8% energie se promění na teplo, 92% na světlo.

Otázka 6: BUDE MOŽNÉ JEDNOU NAHRADIT ELEKTŘINU BIOLUMINISCENCÍ?
V praxi se to zatím jeví jako nemožné, protože světlo "živého" původu má velmi malou intenzitu ve vztahu k tomu, které vzniká elektrickou energií nebo ohněm. Bylo by třeba 6000 světlušek k tomu, abychom získali světlo stejné intenzity jako má plamen svíčky. Přesto je zajímavé uvést, že člověk za určitých okolností užil bioluminiscenci k tomu, aby si posvítil. Zde jsou dva příklady:
- Za války si japonští vojáci četli mapy za svitu lasturnatek, které rozdrtili v rukách a smíchali se slinami. Světlo takto vyzařované neupozornilo nepřítele na jejich pozici, ale stačilo ke čtení zprávy nebo mapy.
- V některých asijských regionech děti sbírají světlušky a dávají je do klícky, kterou mají ve svém pokoji místo noční lampy.

Překlad: Jana Mandíková