Πώς και γιατί λάμπουν οι πυγολαμπίδες;

Υπάρχουν περισσότερα από 2.000 είδη πυγολαμπίδων. Παρά το όνομά τους, όμως, μόνο ορισμένα είδη λάμπουν. Το φως μπορεί να είναι κίτρινο, πράσινο ή πορτοκαλί.

Σε αντίθεση με μία λάμπα, η οποία εκτός από φως παράγει και πολλή θερμότητα, το φως της πυγολαμπίδας είναι το πιο αποδοτικό στον κόσμο. Σχεδόν όλη η ενέργεια που παράγεται από τη χημική αντίδραση εκπέμπεται ως φως.

Πώς λάμπουν οι πυγολαμπίδες;

Οι πυγολαμπίδες πραγματοποιούν μέσα στο σώμα τους μια χημική αντίδραση που τους επιτρέπει να παράγουν φως. Η μέθοδος αυτή ονομάζεται βιοφωταύγεια.

Μια πυγολαμπίδα έχει την ικανότητα να ελέγχει την αρχή και το τέλος της χημικής αντίδρασης, προσφέροντας οξυγόνο στις χημικές ουσίες που είναι απαραίτητες για την παραγωγή φωτός. Όταν υπάρχει διαθέσιμο οξυγόνο, το φωτογόνο όργανο ανάβει και όταν δεν υπάρχει διαθέσιμο, σβήνει.

Πρόσφατα οι ερευνητές παρατήρησαν ότι όταν το φως της πυγολαμπίδας είναι εκτός λειτουργίας, δεν παράγεται μονοξείδιο του αζώτου. Στην περίπτωση αυτή, το οξυγόνο που εισέρχεται στο φωτογόνο όργανο δεσμεύεται στα μιτοχόνδρια, οπότε δεν μεταφέρεται περαιτέρω στο φωτογόνο όργανο.

Αντίθετα όταν παράγεται μονοξείδιο του αζώτου, τότε αυτό συνδέεται στα μιτοχόνδρια, επιτρέποντας στο οξυγόνο να εισέλθει στο φωτογόνο όργανο και να ενωθεί με το ασβέστιο, τη τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) και τη χημική ένωση λουσιφερίνη, παρουσία της λουσιφεράσης (ένζυμο βιοφωταύγειας), ώστε να παραχθεί φως. Επειδή το μονοξείδιο του αζώτου διασπάται πολύ γρήγορα, αμέσως μόλις η χημική ουσία σταματήσει να παράγεται, τα μόρια οξυγόνου παγιδεύονται και πάλι από τα μιτοχόνδρια και δεν είναι διαθέσιμα για την παραγωγή φωτός.

Οι πυγολαμπίδες λάμπουν για διάφορους λόγους.

Η βιοφωταύγεια αρχίζει από το στάδιο του αυγού και υπάρχει σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής. Μάλιστα, οι προνύμφες, που έχουν την ικανότητα να λάμπουν (ακόμα και αυτές που ζουν υπόγεια ή κάτω από το νερό), χρησιμοποιούν το φως για να ενημερώσουν τα αρπακτικά, ότι δεν είναι νόστιμα (παράγουν δυσάρεστα, αμυντικά στεροειδή για προστασία).

Επίσης, τα αρσενικά λάμπουν για να εκδηλώσουν το ενδιαφέρον τους προς τα θηλυκά και τα θηλυκά με τη σειρά τους θα τους απαντήσουν, προκειμένου να μπορέσουν τα αρσενικά να τις εντοπίσουν. Κάθε είδος αναβοσβήνει με συγκεκριμένο μοτίβο. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι οι θηλυκές πυγολαμπίδες επιλέγουν τους συντρόφους ανάλογα με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά μοτίβα φωτός. Ο αυξημένος ρυθμός και η ένταση του φωτός, έχουν αποδειχθεί ότι προσελκύουν περισσότερα θηλυκά.

Οι ενήλικες πυγολαμπίδες ορισμένων ειδών δεν είναι καθόλου φωτεινές, εντούτοις, χρησιμοποιούν φερορμόνες για να εντοπίσουν τους συντρόφους. Η χρήση των φερορμονών ως σεξουαλικό σήμα φαίνεται να είναι η προγονική κατάσταση των πυγολαμπίδων και η χρήση φωτός να εξελίχθηκε σχετικά πρόσφατα. Υπάρχουν είδη που χρησιμοποιούν τόσο φερορμόνες όσο και φωτεινά σήματα ως μέσο ζευγαρώματος. Αυτά τα είδη φαίνεται να είναι εξελικτικά ενδιάμεσα.

Δυστυχώς, διάφοροι παράγοντες ενδέχεται να έχουν συμβάλλει στη μείωση των πυγολαμπίδων όπως είναι η φωτορύπανση και η καταστροφή των οικοτόπων. Εάν ένα χωράφι όπου ζουν πυγολαμπίδες πλακοστρωθεί, οι πυγολαμπίδες δεν μεταναστεύουν σε άλλο χωράφι, απλώς εξαφανίζονται για πάντα.

--

Πηγές:

1. Superoxide Anion pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Hayyan, M., Hashim, M. A., & AlNashef, I. M. (2016). Superoxide ion: generation and chemical implications. Chemical reviews, 116(5), 3029-3085.
3. Your Branch or Mine? smithsonianmag.com
4. firefly.org
5. Fireflies nationalgeographic.com
6. 10 Fascinating Facts About Fireflies and Lightning Bugs thoughtco.com