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Biolumineszenz
Biolumineszenz ist
eine spezielle Art der
Lumineszenz. Sie erfüllt
dabei verschiedene
Funktionen:
Anlocken von Beute oder
Partnern, Kommunikation,
Warn- oder Drohfunktion
Abschreckungs- oder
Ablenkungsfunktion, Tarnung
durch Gegenbeleuchtung
Oft ist die Funktion der
Biolumineszenz im Leben der
leuchtenden Organismen nur
unzureichend geklärt oder
gar völlig unbekannt.
Verbreitung
Bei fast allen
Organismengruppen gibt es
biolumineszierende
Vertreter. Jedoch weisen
insbesondere höhere Pflanzen
und höhere Wirbeltiere mit
Ausnahme der Fische - soweit
bisher bekannt - keine
lumineszierenden Vertreter
auf.
Besonders verbreitet ist
Lumineszenz unter
Meeresbewohnern, sowohl
in der Tiefsee (bis zu 90%
der Tiefseeorganismen) als
auch in Küstengewässern
(etwa 5%). Verschiedene
Kopffüßer wie der
Vampirtintenfisch
(Vampyroteuthis infernalis),
die Wunderlampen
(Lycoteuthis) und andere
Kalmare (Theutida),
Leuchtkrebse (Krill,
Euphausiacea), Leuchtquallen
(Pelagia noctiluca, Aequorea
victoria, Periphylla
periphylla), Polychaeten wie
Eusyllis blomstrandi im
Helgoländer Felswatt
(Helgoland), der im Sand
verborgen lebende
Chaetopterus variopedatus
und der freischwimmende
Tomopteris helgolandica,
Korallen wie (Renilla
reniformis) und verschiedene
Tiefseefische.
Es gibt auch einige im
Meerwasser freilebende
Leuchtbakterien, die auch
auf Lebensmitteln wie Fisch,
Fleisch und Eiern zu finden
sind. Hierzu gehören zum
Beispiel Vibrio fischeri und
Photobacterium. Vibrio
fischeri vermehrt sich auf
toten Salzwasserfischen und
lässt sich leicht
beobachten, wenn man einen
toten, frischen Salzhering
einige Zeit kühl aufbewahrt,
der dann im Dunklen
stellenweise leuchtet.
Außerdem gibt es symbiotisch
lebende Leuchtbakterien, die
in besonderen Organen von
Meerestieren vorkommen; vor
allem Angler- und
Laternenfische leben in
Symbiose mit
Leuchtbakterien.
Das so genannte
Meeresleuchten wird
durch Plankton
hervorgerufen, zum Beispiel
von einzelligen
Dinoflagellaten (Noctiluca),
die auf
Strömungsveränderungen mit
der Aussendung von Licht
reagieren. Meeresleuchten
lässt sich an zahlreichen
Küsten beobachten.
Chemie
Durch exergone Oxidation
von Luciferinen mit
molekularem Sauerstoff (O2),
katalysiert durch
Luciferasen, wird Energie in
Form von Licht freigesetzt.
Sowohl die Luciferine als
auch die Luciferasen sind
art- oder gruppenspezifisch,
also für jede
Organismengruppe
kennzeichnend. Dabei sind
die Luciferasen
offensichtlich im Laufe der
Evolution aus anderen
Enzymen, den Oxygenasen,
hervor gegangen. Bei der
Veränderung, meistens der
Abspaltung von Teilgruppen
an dem Luciferin, entsteht
Energie, die als Lichtquant
abgegeben wird.
Eine etwas andere Art der
Lichterzeugung, nämlich
durch Photoproteine,
verwendet die Qualle
Aequorea victoria. Dieser
Coelenterat (Hohltier)
verwendet Aequorin, ein
Ca2+-abhängiges primäres
Photoprotein. Da es im Laufe
der Reaktion nicht wie
andere Luciferine chemisch
umgewandelt wird, sondern
nach der Emission des Lichts
in seinen Ausgangszustand
zurückgelangt, ist es
unbegrenzt wiederverwertbar.
Das grüne Leuchten dieser
Quallen entsteht durch die
Kombination von Aequorin mit
dem grün fluoreszierenden
Protein (GFP).
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