Mokslininkai tikina, kad mūsų planetoje aklina tamsa neegzistuoja, mat beveik viskas, kas yra gamtos dalis, švyti. Deja, dažniausiai žmogaus akis šio švytėjimo negeba užfiksuoti, tad neduota ir išvysti visų pasaulio šviesos atspindžių. Visgi mokslas jau turi technologijų, kurios ne tik leidžia šią šviesą užfiksuoti, bet ir iš dalies paversti ją regima. Tad ateityje viliamasi natūralų augalų, gyvūnų ir net uolienų švytėjimą panaudoti praktiškai.

 

(Ne)sudėtingi terminaiAbstract,And,Magical,Image,Of,Dragonfly,Silhouette,And,Firefly,Flying

 

Natūralus organizmų švytėjimas gamtoje – gana paplitęs reiškinys. Šviečia ne tik įvairios gilumų žuvys ar jonvabaliai, bet ir kai kurių augalų žiedų dalys ar medienos junginiai. Gyvų organizmų švytėjimas tamsoje vadinamas bioliuminescencija – tuomet, dalyvaujant fermentui liuciferazei, organizmų viduje įvyksta organinio junginio liuciferino oksidacija. Kai kurie gyvūnai ir augalai švyti po ultravioletine šviesa – šis procesas vadinamas biofluorescencija. Svarbu prisiminti, kad biofluorescenciniai organizmai patys naktį nešviečia. Tam, kad jie švytėtų, reikia papildomo apšvietimo, dažniausiai ultravioletinės šviesos. Iš tikrųjų tai yra tam tikras atspindys, kito bangų ilgio spinduliavimas. Tai reiškia, kad jeigu tam tikras objektas apšviečiamas ultravioletine šviesa, kuris yra ne biofluoresensinis, jis šviesą atspindėtų tik violetine spalva. Tačiau jei jis yra biofluoresensinis, tai apšviestą spinduliuotę jis sugeria, transformuoja ir išspinduliuoja ilgesnio ilgio banga. Taip išeina kitos spalvos šviesa: geltona, žalia, raudona ir kt. Tiksliai nežinoma, kas lemia kai kurių organizmų švytėjimą, tačiau manoma, kad ši reakcija išsivystė, kai Žemės atmosferoje dar buvo nedaug deguonies ir patiems organizmams deguonis jų kūnuose buvo toksiškas, todėl reikėjo būdo, kaip jį pašalinti iš vidaus. Senovėje švytėjimai buvo apipinti mistikos, žmonės jų bijojo, galvojo, kad jie susiję su piktosiomis dvasiomis ir dievų bausmėmis už netinkamą elgesį. Dabar šis švytėjimas jau nebėra mistiškas. Mat mokslas išaiškino, kurie organizmai švyti ir kaip jie nustoja skleisti spinduliuotę, pavyzdžiui, kai pasensta, suserga, nori pasislėpti, arba pasikeičia aplinkos drėgnumas ir temperatūra. O šios žinios suteikia galimybių dirbtinai patobulinti gyvus organizmus ir priversti juos skleisti šviesą. Dabar itin daug tyrimų ir intriguojančių eksperimentų atlieka su regimą šviesą galinčiais skleisti augalais bei bakterijomis.

 

Gatves ateityje apvieš modifikuoti krūmai?

 

Senkant energijos ištekliams ieškoma būdų, kaip be papildomų energijos šaltinių apšviesti gatves ir namus. O tam iš tiesų gali pasitarnauti šviečiantys organizmai. Tokius savo laboratorijose kuria JAV Masačusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkai. Prieš kelerius metus MIT profesoriaus Michaelo Strano vadovaujama tyrėjų grupė JAV pristatė ryškiai šviečiantį augalą, kuris po specialių nanodalelių įšvirkštimo švietė beveik keturias valandas. Štai Prancūzijoje Sandra Rey kartu su kitais mokslininkais bando išspręsti pastatų apšvietimo klausimą naudojant bioliuminescencines bakterijas, cirkuliuojančias vandenyje permatomuose vamzdžiuose. Tokio neįprasto šviesos šaltinio niekada nereikia įkrauti. Bakterijų šviesa „įsijungia“ ir „išsijungia“ automatiškai. Ir tai tik keli ryškūs pavyzdžiai to, kas per artimiausią dešimtmetį veikiausiai taps įprasta praktika. MIT mokslininkai taip pat kuria novatorišką technologiją: savotiškus dažus, kuriuos užpurškus ant augalų daigų, jie užaugę švytėtų ir taptų ekonomiškais šviesos šaltiniais – galėtų būti naudojami vietoj šviestuvų namuose arba žibintų gatvėse. Šiandien net 20 % suvartojamos energijos pasaulyje skirta apšvietimui, todėl šios problemos sprendimas yra itin aktualus, tikina amerikiečių tyrėjai. „Be to, augalai gali patys save pataisyti, nes turi savo pačių energiją ir jau yra prisitaikę prie lauko sąlygų. Manome, kad tai idėja, kurios laikas jau atėjo. Tai ideali problema, kurią gali imtis spręsti nanobionika“, – paaiškina MIT tyrimo vadovas prof. M. Strano. Mokslininkai taip pat tikina, jog ateityje tokie augalai galės patys nustoti švytėti atsižvelgiant į aplinkos sąlygas, pavyzdžiui, šviečiant saulei. MIT tyrėjai dirba augalų nanobionikos srityje: tai novatoriški tyrimai, kurių metu augalams suteikiamos naujos savybės, pasitelkiant nanodaleles. Pagrindinis amerikiečių tikslas – pasiekti, kad augalai perimtų daugelį funkcijų, kurias šiuo metu atlieka elektros įrenginiai.

 

Švyti ir žmonės, ir bananai

 

Prieš daugiau nei dešimtmetį pasaulį išvydo ir keletas keistesnių eksperimentų su švytinčiais organizmais. 2013 m. Kinijos mokslininkai į kiaulių embrionus įšvirkštė fluorescencinį baltymą, išskirtą iš medūzos. Dėl to gimę paršeliai, apšviesti ultravioletine šviesa, švytėjo žaliai. Tais pačiais metais ta pati technologija pritaikyta Turkijoje, kur gimė pirmieji tamsoje švytintys triušiai. Šie eksperimentai nebuvo atliekami vien dėl smalsumo ar pramogos – jų tikslas buvo išsiaiškinti, ar įmanoma į žmogaus organizmą įterpti tam tikrus genus ir tokiu būdu gydyti paveldimas ligas. Havajų universiteto mokslininkas Stefanas Moisyadis teigė, kad toks metodas ateityje galėtų būti naudojamas gydyti retoms ligoms, pavyzdžiui, hemofilijai. Įdomu tai, kad tuo metu, kai laboratorijose buvo kuriami genetiškai modifikuoti švytintys gyvūnai, dar nebuvo žinoma, jog net 86 % žinduolių natūraliai švyti ultravioletinėje šviesoje, ir tam nereikia jokių genetinių patobulinimų. Nustatyta, kad fluorescencija labiausiai paplitusi tarp naktinių gyvūnų, tačiau pasitaiko ir tarp dieninių rūšių, tokių kaip kalniniai zebrai ar baltieji lokiai. Gyvūnai švyti UV šviesoje dėl jų kailio ar odos baltymų, kurie sugeria nematomus spindulius ir paverčia juos matoma šviesa. Ultravioletiniai spinduliai prasiskverbia į plaukus ar odą, o fluorescuojantys baltymai išskiria šviesą regimajame spektre. Visi žinduoliai, įskaitant žmones, turi mėlynai fluorescuojančius dantis, o daugelis – ir taip švytinčius nagus. Šia savybe žmonės tam tikra prasme panašūs į kai kuriuos vaisius bei daržoves. Pavyzdžiui, prinokę bananai švyti itin ryškiai, nes juose susikaupia chlorofilo skilimo produktas FCC-56, suteikiantis vaisiams mėlyną fluorescenciją. Kodėl bananai švyti? Pasak mokslininkų, yra dvi pagrindinės hipotezės: švytėjimas gali padėti vaisius surasti naktį skraidantiems šikšnosparniams, kurie minta bananais, arba tai gali būti vaisiaus apsaugos nuo ultravioletinės spinduliuotės mechanizmas.

 

Trumpai

 
  • Pasaulyje ryškiausiai šviečia žibintakiai beriksai – retos žuvys, kurių skleidžiamą šviesą galima pastebėti net už 30 metrų. Įdomu tai, kad jos naudoja šviesos mirgėjimą kaip bendravimo būdą.
  • Lietuvoje aptinkamos 23 rūšys šviečiančių grybų. Dažniausiai pasitaikantis – žalsva šviesa spindintis paprastasis kelmutis. Jį lengviausia pastebėti spalio antroje pusėje, kai prasideda lietingas laikotarpis ir atvėsta orai.
  • Mūsų šalyje gyvena ir šviečiančių žemlindžių – smulkūs, šviesiai rusvi šimtakojai, kurių pilvelio dalis spinduliuoja žalsvą šviesą. Manoma, kad Lietuvoje gali būti ir šviečiančių kolembolų – mažų, minkšto kūno nariuotakojų, panašių į vorus, kurie jau aptikti Latvijoje ir Lenkijoje. Prieš 20 metų Biržų rajone aptikta liuminescencinė samanų rūšis – plunksninė švitrelė. Dėl ypatingų protonemos ląstelių ji atspindi gelsvai žalsvą šviesą, todėl prieblandoje ar pavėsyje atrodo tarsi švytėtų.
  • 2008 m. mokslininkų grupė pelnė Nobelio premiją chemijos srityje už žaliojo fluorescuojančio baltymo atradimą – šis baltymas išskirtas iš medūzos ir iki šiol plačiai taikomas medicinos bei biologijos tyrimuose.
  • Švytėti gali ne tik gyvi organizmai, bet ir kai kurie mineralai. Pavyzdžiui, hakmanitas (dar vadinamas sodalitu) tamsoje skleidžia ryškiai rausvą šviesą, o esant šviesai „išsijungia“, nustoja švytėti.
 

Autorė Eglė Stratkauskaitė