Lernen Sie in diesem Sommer, leuchtende Tausendfüßler auf dem Waldboden vor Ort

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Paul Marek ist Assistant Professor in der Abteilung Entomologie an der Virginia Tech. Er trug diesen Artikel, um Live Science Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Gibt es etwas von Natur aus magischen, sogar surreal, über Hunderte von leuchtende Tausendfüßler verstreut auf dem Boden von einem Mammutbaum-Hain in einer mondlosen Nacht im Sequoia National Park zu sehen.

Jeden Abend, diese Kreaturen – die im Laufe des Tages unter der Erde verborgen bleiben – entstehen und initiieren eine chemische Reaktion um einen grün-blauen Schimmer, einen Prozess namens Biolumineszenz zu produzieren. Die unheimliche Nachtlichter dieser Tausendfüßler markieren Naturs Exzentrizitäten, ein Nebeneffekt, wie ich die Tausendfüßler-Arten, bekannt als MotyxiaForschung.

Das Licht sehen

Motyxia, sind die einzige bekannte Biolumineszenz Tausendfüßler, befinden sich ausschließlich in einer kleinen Region der Gebirgskette Sierra Nevada in Kalifornien. Aber verschiedene Arten von biolumineszenten Kreaturen leben in den Vereinigten Staaten. Dazu gehören:

  • Eisenbahn Würmer, Käfer, das sieht ähnlich wie ein Tausendfüßler, aber Lichterkette hinunter jede seiner Seiten ähneln die beleuchteten Fenstern ein Personenzug in der Nacht
  • Glühwürmchen mit Biolumineszenz Lampen auf dem Kopf
  • Fliegenlarven mit dem blauesten Biolumineszenz in der Welt der Insekten
  • Glühwürmchen-Larven, die zwei Bauch Leuchten auf ihre Rute haben
  • und leuchtende Regenwürmer

Wenn Sie biolumineszenter Tiere sehen möchten, besuchen Sie einen feuchten Bereich, z. B. eine Rinne oder Renaturierung, in einem tiefen, dunklen Wald spät in die Nacht – vorzugsweise im Frühsommer, direkt nach einem Regen.

Bei Ihrer Ankunft vor Ihren Augen Anzeigen schalten Sie Ihre Taschenlampe und lassen Sie Ihre Augen an die Dunkelheit anpassen. Innerhalb von etwa 15 bis 30 Minuten können Sie anfangen, biolumineszente Organismen zu erkennen.

Fokus auf winzigen Flecken des Lichts, das Glühwürmchen-Larven werden kann. Diese Organismen können schnell schalten Sie ihre Lichter wenn angesprochen – aber dann wieder einschalten. So siehst du zunächst ein Funkeln, beachten Sie seine Position relativ zum nahe gelegenen stationäre Objekte, so dass Sie es wieder leuchten sehen können.

Wenn Sie möchten, Ihren Weg zu beleuchten, wie Sie Fuß, verwenden Sie Rotlicht weiterhin Ihre Vision Licht angepasst.


Warum die schalten?

Wenn Sie Biolumineszenz beobachten, wundern Sie sich über den Zweck dieser leuchtende Erscheinung. Meine Forschung auf Motyxia zeigt, dass "Glow bedeutet keine Raubtiere!". Das heißt, warnt MotyxiaGlühen nachtaktive Raubtiere, dass diese 60 vierbeinigen Kreaturen bewaffnet und gefährlich sind; alle Räuber, der riles ein Motyxia Risiken durch Toxine, einschließlich Blausäure, ein extrem giftiges Gas, das die Tausendfüßler freigibt, wenn sie sich bedroht fühlt gespritzt wird.

Die Anregung, die Motyxias glühen vor marodierenden nachtaktive Raubtiere wehrt wird unterstützt durch die Tatsache, dass Motyxia blind, so dass ihre visuelle Signalisierung nur von Mitgliedern anderer Arten, wie Räuber gesehen werden kann.

Mein Forschungsteam und ich lief ein Experiment zu testen, ob Motyxias Färbung warnt Raubtiere fern zu bleiben. Unser Experiment beteiligt Positionierung 150 leuchtende Tausendfüßler Tonmodelle und 150 nicht leuchtende Tausendfüßler Tonmodelle Motyxias nächtlichen Lebensraum in Kalifornien. Die Ergebnisse: Räuber griffen einen deutlich geringeren Prozentsatz an die glühenden vs. nicht glühen Modelle (18 % vs. 49 %). Die relativ größere Fähigkeit der leuchtende Tausendfüßler Modelle Raubtiere abzuwehren unterstützt die Idee, "Glow bedeutet Nein!".

Motyxias östlichen Vettern besitzen hell und auffällig rot- und Gelbtöne, offenbar auch tagsüber Raubtiere abzuwehren.

Andere Tiere, die sind giftig, ungenießbar oder sonst schädliche werben auch ihre Gefahr über Warnsignale. Zum Beispiel eine Klapperschlange nutzt seine Rassel und die gelbe Jacke schwingt gelbe und schwarzen Streifen um seine Drohungen zu werben.

Giftige Tiere helle, sehr auffällig zeigen und manchmal geradezu grellen Farben zu zeichnen sich dadurch verhindern, Raubtiere für essbare Beute zu verkennen. Ein solcher Fehler wäre teuer, Räuber und Beute. Das auffällige Erscheinungsbild von giftigen Tieren hilft auch Raubtiere, die lernen, erkennen ihre helle Färbung als Warnungen und erinnere mich an den unangenehmen Folgen des ignorieren – z.B. Zyanid-induzierte Fieber.

Wie Biolumineszenz entwickelt

Wie haben die Biolumineszenz entwickelt? Diese Frage ist ein weiterer Schwerpunkt unserer laufenden Forschung auf Motyxia. Indem Sie helfen, die evolutionären Ursprünge der Warnung Färbungen zeigen — die, durch die Notwendigkeit, zu einige eklatante und komplexe Auftritte in der lebenden Welt beitragen – erwarten wir verbessern unsere Fähigkeit zu untersuchen und zu verstehen, wie andere komplexe Merkmale in der Natur entstehen.

Einen möglichen Anhaltspunkt zu den Ursprüngen der Biolumineszenz erfolgt durch ein Tausendfüßler-Arten, bekannt als Motyxia Sequoiae, die Lebensräume bewohnt, die normalerweise für andere nahestehende Tausendfüßler Tabu sind. Diese Lebensräume umfassen herausgestellten Bereiche des Waldbodens, offene Bergwiesen und den Stämmen von Eichen. Also vielleicht entwickelte sich Biolumineszenz in Motyxia Sequoiae zu schützen diese Kreaturen vor Raubtieren in besonders gefährdeten Gebieten, und ermöglichen dadurch diese Tausendfüßler, ihr Angebot für diese günstige Standorte zu erweitern.

Aber warum würde Motyxia Sequoiae Biolumineszenz anstelle von anderen Abwehrmechanismus, wie Tarnung oder Waffen wie Krallen oder scharfen Stacheln weiterentwickeln?

Haben Sie jemals den Spruch gehört, die "natürliche Selektion... funktioniert wie ein Tüftler"? Dies ist ein guter Weg, um über die Entwicklung der Warnung Färbung und andere komplexe biologische Funktionen denken. Bastler verwenden, was bereits vorhanden ist (z. B. Kleinigkeiten herumliegen), Maschinen, Geräte und andere Geräte zu reparieren. Eine Einrichtung der Forschung legt nahe, dass viele Arten möglicherweise ähnlich Biolumineszenz erworben haben, indem "tun" mit, oder anderweitige Verwendung, biologische Ausrüstung, die sie bereits besassen.

Glühwürmchen benötigen beispielsweise ein Enzym namens Luciferase zu leuchten. Die ursprüngliche Rolle der Firefly Luciferase war nicht zu helfen, diese Insekten Licht erzeugen, aber stattdessen zu synthetisieren Fettsäuren helfen musste Gehirnzellen zu schaffen.

Das Wesen der Biolumineszenz

Trotz unserer wachsenden Wissen bleibt viel über Motyxia rätselhaft. Zum Beispiel, wie diese blinde Kreaturen Kumpels finde? Was löst ihre nächtlichen aufkommen? Mein Team arbeitet mit Mitteln aus der National Science Foundation, um diese und andere Fragen zu beantworten. Diese Forschung ist Teil unserer größeren Anstrengungen zur Biodiversität zu beschreiben und die evolutionäre Geschichte der Arthropoden zu rekonstruieren – eine Gruppe, umfasst Insekten, Spinnen und Krebstiere und entfallen 80 Prozent aller Lebewesen. Wir tragen unsere Erkenntnisse zum Baum des Lebens, ist eine weltweite Anstrengung, die evolutionäre Geschichte der Tiere zu definieren.

Einige Ideen von Biolumineszenz

Neben zunehmendem unser Verständnis der Geschichte des Lebens, haben Studien über die Biolumineszenz von verschiedenen Arten von Organismen Implikationen für nationale Verteidigung bis hin zur Medizin. Hier sind einige Beispiele:

  • Die Effizienz der elektrischen Beleuchtungssysteme, die nur 10 Prozent effizienter sein kann, könnte verbessert werden, durch Biolumineszenz Licht imitieren das 90 Prozent effizienter zu gestalten.
  • Der Bauch von einigen biolumineszenten Meerestieren mit Hintergrundlicht von der Oberfläche des Wassers mischen und so getarnt sind. Der US-Marine studiert diese Phänomene, so dass es ähnlich getarnten Schiffe bauen kann.
  • Gesunde menschliche Zellen produzieren extrem schwache Lichtmengen durch tierische Biolumineszenz ähnlich, aber Krebszellen produzieren etwas mehr Licht. Techniken können letztlich entwickelt werden, um das Auffinden von Krebszellen durch die Erkennung der größeren Mengen an Licht, das sie produzieren.
  • Ein grünes fluoreszierendes Protein in einer Qualle Spezies identifiziert nun weit verbreitet in der biomedizinischen Forschung als Fluoreszenz-Tag dient dazu Forscher bestimmte biologische Aktivitäten, wie die Ausbreitung von Krebs, Insulin-Produktion und die Bewegung der HIV-Proteine zu verfolgen.
  • Schlüsselenzym für Käfer Biolumineszenz ist eine entscheidende Komponente einer schnelle, kostengünstige Methode zur Sequenzierung Genome, die im Jahr 2008 verwendet wurde, um das vollständige Genom eines Neandertalers sequentiell.

Erfahren Sie mehr über Dr. Marek Arbeit bei jointedlegs.org

Alle Experten stimmen Fragen und Debatten zu folgen – und werden Sie Teil der Diskussion – auf Facebook, Twitter und Google +. Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.

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