Trải nghiệm mùa thu phát quang sinh học • Ilya Wiener • Hình ảnh khoa học của ngày về "Yếu tố" • Hóa học, Mycology

Kinh nghiệm mùa thu phát quang sinh học

Thực tế là nấm đơn giản nhất có thể chiếm một diện tích hàng chục ha, nặng khoảng 100 tấn và sống trong hàng ngàn năm, nhiều người đã biết, nhưng rất ít người biết về khả năng phát quang sinh học của họ. Trong ảnh – ánh sáng của gỗ chết, bị phân hủy bởi cỏ (Armillaria sp.). Tuy nhiên, nếu không có thiết bị chụp ảnh đặc biệt như vậy, ánh sáng ngọc lục bảo tươi sáng không nhìn thấy được, người ta chỉ có thể nhận thấy những phản xạ xanh mờ nhạt trong đêm tối nhất. Bức ảnh này được chụp bằng cách sử dụng phơi sáng rất lâu, vì vậy màu sắc trở nên sáng sủa.

Glow gỗ với sợi nấm của mật ong agaric (Armillaria sp.). Ảnh © Grigory Evtukh, Vùng Moscow, Trạm Sinh học Zvenigorod của Đại học Quốc gia Moscow, mùa hè 2015

Sự đề cập đầu tiên về phát quang sinh học của nấm mà chúng ta tìm thấy ở Aristotle và nhà khoa học La Mã Pliny the Elder, người đã quan sát hiệu ứng này và gọi nó là "lửa lạnh". Ánh sáng ma quái sau này được biết đến ở phía tây là "lửa" – cái tên này có lẽ có nguồn gốc từ fois cổ đại của Pháp – "nói dối". Trong tiếng Nga, không có thuật ngữ đặc biệt nào cho hiện tượng này. Ánh sáng được tìm thấy dưới cái tên "tên lửa" trong nhiều tác phẩm, ví dụ trong "Những cuộc phiêu lưu của Huckleberry Finn" Tom Sawyer đã sử dụng nó để chiếu sáng đường hầm.Tuy nhiên, mãi cho đến năm 1823, một kết nối đã được thiết lập giữa sự phát sáng của gỗ (cụ thể là các dầm gỗ được sử dụng để che chắn các mỏ) và sợi nấm đang tích cực phát triển trong chúng.

Trái cây mùa thu tổ ong (Armillaria cf. mellea). Hình ảnh © Ilya Viner, Moscow, Losiny Ostrov, tháng 9 năm 2016

Nhìn chung, trên thế giới có hàng chục loài nấm "phát sáng". Đôi khi chỉ có chất nền phát sáng với sợi nấm của nấm, như trong trường hợp của tuyến mở, phát sáng, ở các loài khác, bản thân quả cũng có thể phát sáng. Ở dải giữa, tất cả các loài thuộc chi có khả năng phát quang sinh học. Armillaria – những loại được gọi là nấm mật ong mùa thu – và một số loài thuộc chi Mycena: -chứng xuất huyết, haematopus, pura, stylobates (cả sợi nấm và trái cây đều phát sáng).

Không chỉ nấm, mà còn nhiều sinh vật sống khác có khả năng phát quang sinh học. Trong hầu hết các trường hợp, ánh sáng phát ra do phản ứng hóa học của quá trình oxy hóa enzym của luciferin, do enzyme luciferase thực hiện. Cái tên "luciferin" xuất hiện vào cuối thế kỷ 19 nhờ nhà hóa học người Pháp Raphaël Dubois, người đã nghiên cứu cơ chế phát quang sinh học trên đom đóm và hai mảnh vỏ. Phản ứng với oxy, luciferin biến thành một trung gian năng lượng cao (sau đây gọi là HEI, viết tắt của tiếng Anh.cao năng lượng trung gian), do đó phân huỷ với việc phát hành của năng lượng đủ để tạo thành oxyluciferin trong trạng thái kích thích điện tử singlet; cái thứ hai phát ra ánh sáng khả kiến.

nghiên cứu phát quang sinh học là cơ sở để tiến bộ hơn nữa trong sinh học hiện đại – ví dụ, nhiều phương pháp giải trình tự DNA và RNA sử dụng ghi nhãn huỳnh quang của nucleotide thiết bị đầu cuối, mặc dù, tuy nhiên, không phải là tất cả. Cho đến gần đây, cơ chế của phát quang sinh học được biết đến chỉ để côn trùng, vi khuẩn và không xương sống biển, nhưng không cho nấm. Và sau đó, cuối cùng, các nghiên cứu gần đây chứng minh rằng nấm cũng sử dụng hệ thống để luciferin, đó là rất quan trọng, nó không liên quan đến luciferin tiếng khác. Như vậy, mặc dù cùng tên của các phân tử, cơ chế phát xạ ánh sáng trong nấm đặc biệt. Nấm lyutseferina tiền thân là hispidin (xem. Hispidin), nó ôxi hóa enzym NADPH phụ thuộc vào hispidin-3-hydroxylase trong sự hiện diện của oxy để tạo thành 3-gidroksihispidina, đó là nấm luciferin. Sau đó là quá trình oxy hóa enzyme của nó với oxy để HEI, mà trong phân cắt lần lượt chính nó từ các phân tử carbon dioxide và nấm trở nên oksilyutseferinom phát ra ánh sáng.

Đề án chung về phát quang sinh học của nấm và tổng hợp oxyluciferin. Hình từ bài viết Z. M. Kaskova và cộng sự, 2017. Cơ chế và điều chế màu sắc của nấm sinh huỳnh quang

Tuy nhiên, nó vẫn không hoàn toàn rõ ràng cho dù có bất kỳ chức năng sinh học trong phát quang sinh học của nấm, hoặc nó chỉ đơn giản là một tác dụng phụ của sự trao đổi chất. Để làm sáng tỏ vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học từ Nga, Brazil và Nhật Bản đã tiến hành thí nghiệm sau: các nhà nghiên cứu đặt nấm nhân tạo được trang bị đèn LED xanh trong rừng, và ánh sáng LED được chọn để mô phỏng sự phát quang sinh học của nấm địa phương Neonotopanus gardneri. Theo kết quả của thí nghiệm, người ta thấy rằng ánh sáng thu hút côn trùng và các sinh vật khác có hiệu quả lây lan bào tử nấm. Nó cũng đã được chứng minh rằng Neonotopanus chỉ tỏa sáng vào ban đêm, trong đó nghi ngờ về phiên bản mà phát quang sinh học chỉ là một sản phẩm phụ của sự trao đổi chất. Nhưng tại sao gỗ được thắp sáng, nấm bị phân hủy, vẫn chưa rõ ràng.

Ảnh © Grigory Evtukh, Vùng Moscow, Trạm Sinh học Zvenigorod của Đại học Quốc gia Moscow, mùa hè năm 2015.

Ilya Wiener


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: