Wie Forschung in leuchtende Pilze an Bäumen, die Beleuchtung unserer Straßen führen könnte

Biolumineszenz, die eigentümliche Fähigkeit einige Organismen, wie lebende Nachtlichter, Verhalten könnte der Schlüssel für einige bemerkenswerte Fortschritte sein.

In einer mondlosen Nacht tief im brasilianischen Regenwald sind das einzige, was Sie wahrscheinlich zu sehen sind kleine Abstriche des Lichts von huschenden Glühwürmchen oder das geisterhafte Leuchten der Pilze auf dem Waldboden verstreut. Beide Effekte sind das Ergebnis der Biolumineszenz, die eigentümliche Fähigkeit einige Organismen, wie lebende Nachtlichter Verhalten.

Biolumineszenz ist "erfunden" Dutzende Male in der Evolutionsgeschichte und dient eine Vielzahl von Zwecken, aus zieht Kumpels und locken Abwehr von Raubtieren zum Opfer. Seine Existenz in Pilzen – hat eine seltene wenn nicht eindeutigen Fall von Biolumineszenz außerhalb der Tier- und mikrobielle Welten – mehr ein Rätsel gestellt. Aber Wissenschaftler können nun möglicherweise erklären, warum bestimmte Pilze nicht nur Leuchten im Dunkeln, aber wie – und damit sie näher an glühenden Bäume als eine neuartige Form der Straßenbeleuchtung zu schaffen sein könnte.

Aristoteles in 382BC und der römische Gelehrte Plinius beobachtet die ältere schreiben drei Jahrhunderte später sowohl die Wirkung der Pilze Biolumineszenz wenn sie gleißenden Licht der Kälte "Feuer" von feuchtem Holz beschrieben. Das geisterhafte Leuchten wurde später bekannt als "Foxfire", wahrscheinlich aus dem altfranzösischen Wort Fois Bedeutung "False" und das Phänomen in vielen Werken der Literatur, darunter Die Abenteuer des Huckleberry Finn , wenn Tom Sawyer, die es verwendet, um einen Tunnel Licht erschien.

Naturforscher im frühen identifiziert 19. Jahrhundert Pilzwachstum als Quelle für das Glühen von hölzernen Stützbalken verwendet, um Minen zu stützen. Viele Pilze und Pilze sind jetzt leuchten im Dunkeln und Erklärungen für bekannt, warum sie es tun reichen von es nutzlos Nebenprodukt des Stoffwechsels, eine anspruchsvolle Anti-Predator-Anpassung.

Aber die beste Erklärung scheint zu sein, dass das Nachtlicht zieht Insekten und andere Tiere auf den Fruchtkörpern der Pilze, die dann weit und breit die Sporen verbreiten. Cassius Stevani an der Universität São Paulo in Brasilien und Kollegen gezeigt, dass dies durch Streuung Kunststoff Pilze auf dem Waldboden ausgestattet mit grünen LED-Leuchten, die die unheimliche Biolumineszenz Neonothopanus Gardneri, einem herrlichen Pilz abgestimmt, die an der Basis der Palmen wächst. Er fand, dass das Licht angezogen die Art von Insekten und anderen Kreaturen, die Verbreitung der Sporen gut sein würde. Sie zeigten auch, dass die Biolumineszenz trat nur in der Nacht – "nutzlose Nebenprodukt" Theorie auszuschließen. "Die Ergebnisse zeigen, dass die Biolumineszenz Tiere zu zerstreuen Sporen anziehen kann. Dieser Mechanismus zusätzliche Ausbreitung dieses Pilzes einige Vorteile, vor allem im dichten Wald übertragen könnte", sagt Stevani.

Die genaue Methode der wie Pilze eine gespenstische Leuchten erzeugen können, blieb ein Rätsel, im Gegensatz zu der Aufklärung der lichtemittierenden Pigmente verwendet durch viele andere Formen des Lebens, die Biolumineszenz erzeugen kann.

Aber jetzt ein Team unter der Leitung von Ilia Jampolsky des Instituts Bio-organische Chemie in Moskau hat schließlich gehänselt auseinander die chemische Struktur des Pilz-Proteins verwendet, um das geisterhafte Leuchten Foxfire generieren. Sie taten es durch den eingängig Ansatz auf der Suche nach es an Pilzen, die nicht im Dunkeln leuchten, denn es hier, dass sie dachten, die Vorläufer der Biolumineszenz-Protein war, bekannt als Luciferin, leichter gefunden werden können – und sie hatten Recht.

"Der Mechanismus der Pilz Biolumineszenz schlägt die Bildung von Luciferin aus einem bestimmten Vorläufer", sagt Jampolsky. "Es wurde festgestellt, dass der Luciferin Vorläufer auch in nicht-leuchtenden Wald Pilze ist, und noch wichtiger ist, es etwa 100 Mal häufiger als in der Biomasse der leuchtenden Arten ist. Daher war es sinnvoll, die Vorläufer von nicht-leuchtende Pilze zu extrahieren. "

Der Begriff "Luciferin" wurde erstmals im späten 19. Jahrhundert von dem französischen Chemiker Raphaël Dubois, arbeiten auf Klick Käfer und Muscheln identifiziert. Er gab den Namen Luciferin die Substanz, die in Luft, mit Hilfe des Enzyms Luciferase, ein grünlich-bläulichen Licht emittieren oxidiert werden kann.

Aber Jampolsky und seine Kollegen festgestellt, dass die biolumineszente Pilze eine Art von Luciferin ganz anders als die acht anderen Klassen des Moleküls bereits chemisch in den Tier- und mikrobielle Welten beschrieben verwenden. Er und sein Team entdeckten effektiv die neunte Luciferin und der erste, der in der Pilz-Pflanze Lebensbereich gefunden werden.

"Pilz Luciferin ist chemisch nicht mit anderen bekannten Luciferins, stellt daher einen völlig anderen Mechanismus der Lichtemission. Dies ist wichtig aus der Sicht der Photochemie, Biochemie und Evolution. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit für einen unbekannten Pilz Luciferase suchen"Jampolsky sagt. "Im Gegensatz zu den anderen Luciferins Pilz Luciferin Pflanze Biochemie vereinbar ist, und ich hoffe, dass dies schließlich die Schaffung einer autonom leuchtende Pflanze, eine, die müssten nicht die externe Zugabe von Luciferin, aber wäre in der Lage, Biosynthesise es von selbst," sagt er.

Ein wichtiger Durchbruch in, wäre zum Beispiel entwerfen einen gentechnisch veränderten Baum, der im Dunkeln leuchten und fungieren als nachhaltige Energiequelle der Straßenbeleuchtung. Die Idee ist nicht so verrückt, wie es scheinen mag. Die glühenden Plant-Projekt, die erste Crowdfunding-Kampagne für eine synthetische Biologie Anwendung unterstützt der Harvard Genetiker George Church, hat einmal gesagt, dass "sogar eine schwach leuchtende Blume eine große Ikone wäre".

Tiere, die im Dunkeln leuchten

Tiefsee Seeteufel
In der abgründigen Dunkelheit der Tiefsee hört niemand deine Schreie, vor allem, wenn Sie durch ein Seeteufel (Bufoceratias Wedli) ausgetrickst werden. Der Seeteufel wird geschickt biolumineszente Bakterien in der Spitze einer langen Anhängsel, die einladend über seinen offenen Mund wird bereitgestellt. Dies ist ein gutes Beispiel der Biolumineszenz Mimikry, wenn etwas nicht alles ist, die was es in der Natur erscheint.

Dinoflagellaten
Diese winzigen Meeresplankton schweben auf dem Wasser und bieten eine der spektakulärsten Erscheinungsformen der Masse Biolumineszenz in der Natur, wenn weite Gebiete des Ozeans in der Nacht Leuchten. Laborversuche zeigen, dass das Phänomen Raubtiere, stören ihre Fressverhalten und die Dinoflagellaten eine Pause erschrecken kann. Eine Theorie besagt, dass dieses Phänomen als eine Alarmanlage, zieht größere Raubtiere auf die Räuber der Dinoflagellaten ernähren fungiert.

Glühwürmchen
Glühwürmchen sind vielleicht das beste und am leichtesten erkennbaren Beispiel der Biolumineszenz in der Natur. Das Insekt steuert das Licht, die, das es aus seiner Lichtorgel aussendet, indem Sie eine Mischung aus anderen Chemikalien beteiligt die lichtemittierende Reaktion, sowie die Biolumineszenz Enzym Luciferase Luciferin Sauerstoff hinzufügen. Als Larven wirkt das Licht als eine Warnung an die Räuber, dass sie nicht sehr schön schmecken, und als Erwachsene das Licht verwendet wird, um Mitglieder der gleichen Spezies zu identifizieren und um das andere Geschlecht anzuziehen.

Glühwürmchen Tintenfisch
Einige Arten von Squid verwenden biolumineszente Bakterien liefern counter Beleuchtung an der Unterseite ihres Körpers, so dass sie mehr vor dem hellen Hintergrund der Meeresoberfläche von unten betrachtet getarnt sind. Dies erschwert den Tintenfisch, von Raubtieren, die auf der Suche nach Muscheln aus größeren Tiefen zu sehen.