מדוע הביולוגיסקנס התפתח להיות אדום וכחול

זיקוקי דגם רביעי ביולי עשויים עוצרי נשימה, אך אמריקאים כמעט ולא נאלצים לחכות עד אז למופע אור מרהיב: העולם זועף ללא הרף, ממעמקי הים ועד הדשא שמתחת לרגליכם בלילות קיץ דביקים. ביולומינסקנס, ייצור אור חי באמצעות חיידקים זוהרים או תגובות כימיות, הוא אחד התצוגים המופלאים ביותר בטבע. וזה בשפע באופן מפתיע, לאחר שהתפתח כמעט פי 30 בדגים ימיים בלבד. אבל יש משהו מוזר בזיקוקים הטבעיים האלה: נראה שהם התפתחו לקטגוריות צבע מכילות שגם במקרה די פטריוטיות.

הנה הסיבה לכך שהכחולים, האדומים והצהובים נוטים לשלוט בספקטרום האור בעולם הטבע.

בלוז ים עמוק

דג הזוויות הנשי יכול לשאת עד שמונה דגי אנגלרית זכריים על גופה, שם הם משתרעים למעט יותר מאשכים. (Spider.Dog / Flickr)

בלילות נטולי ירח בחלקים מסוימים של העולם משטח פני הים מנצנץ עם פרחים כחולים של פלנקטון ביומילינצנטי. שכיחות תופעה זו רק עולה עם העומק: למעלה מ- 50 אחוז מתושבי הים העמוק זוהרים. לאמיתו של דבר, כשמונים אחוז מהביולוגיה העולמית שלנו נמצאת מתחת לפני הים, ואלפי מינים של דגים, חיידקים, אצות ותולעים מאירים את נקיקותיהם ועגילי העומק. עם זאת, למרות המגוון הזה, הביומיליננסיות של הים נפלטת כמעט תמיד בגוון אחד: כחול. למה?

מסתבר שבגלל אורך הגל הבינוני, אור כחול נע הכי רחוק במים. אורות גלויים באורכי גל ארוכים (כמו אדום) ואורכי גל קצרים מאוד (כמו סגול) נספגים מהר יותר ומסוננים. תופעה זו היא אגב גם הסיבה לכך שהאוקיאנוס נראה כחול. הניצוץ בגוונים של אקוומרין הוא אפוא המערכת היעילה ביותר להארת הדרך. "היה מעט התכנסות באור כחול [בסביבות ימיות], " אומר מתיו דייוויס, ביולוג ימי באוניברסיטת סנט קלוד.

יותר ממחצית ממיני הדגים הביולומינצנטיים הידועים מפיקים אור בעצמם באמצעות תגובות כימיות פנימיות. השאר מסתמכים על עבודת צוות בין דגים של בעל בית ואוכלוסייה רכה של חיידקים שוכרים זוהר המאכלסים איבר קל בגוף הדג. במקרים האחרונים, דגים נולדים משעממים ועליהם להפוך לכוכבים: עם התפתחותם הם מזמינים חיידקים זוהרים מהמים הסובבים לגופם, שם מסופקים לחיידקים מחסה ומזון תמורת עמל האור.

אור חי זה משמש למטרות שונות עבור יצורים שונים. עבור חלקם מדובר בנשק ציד חזק - פנס ראש המאיר את הדרך לדגים טורפים. עבור אחרים, זוהי פתיחות שמציעה פרסומת למגורים פוטנציאליים.

נראה כי הדובדבן הידוע לשמצה משתמש בביולוגי-אור לשני המינים. נקבות נושאות כדורים כחולים מכה שמתנדנדים מעל לראשיהם כמו חכות ניאון, בהירות מספיק כדי לפתות טרף עד פי שניים מגודלן אל העגלים השיניים שלהם. אבל פנסים מפתה אלה מסייעים גם לגברים חסרי אונים בהכנת שידוך. ובעוד שקשה לפספס דגים של נקבות דגים, זכרים עמומים באופן טרגי בהשוואה - בדרכים רבות יותר מאחת.

דג אנגלרי זכר נולד במטרה אחת: למצוא בן זוג. ככאלה, הם אינם דורשים אביזרים זוהרים - רק חוש ריח נוקב, כדי לאתר פרומונים נשיים, ועיניים חדים, כדי להציץ בזוהר הספציפי של בן זוג פוטנציאלי. כאן יש חשיבות עליונה לאור הכחול: האינטרס של המין הוא שהנקבה תאיר בצורה בהירה ככל שהיא יכולה, ושהזכר ישקיע כל משאב אפשרי כדי לאתר אותו. כיוון שכך, לדייג הזכרים בקושי יש מערכת עיכול לדבר עליה, ואין שום יצר לציד.

אבל למצוא אפילו בן זוג כחול בוהק בים של חושך זו משימה מפחידה: עד 99 אחוז מהזכרים ימותו ברעב בתולות. זה יכול להיות הרע במיעוטו. לדייג דג זכר מצליח יש רק רגעים לחגוג: ברגע שהוא נוגע בכלתו החדשה, הוא נקשר - תרתי משמע. גופו מתחיל להתפורר במהירות, וממזג את בשרו לגופה עד שהם בסופו של דבר. בסופו של דבר, מעט שנותר מהזכר פרט לאשכיו. נקבה תישא כלפי מעלה שישה זכרים על גופה בבת אחת כמו שקיות זרע קבועות של זרע לשימוש מאוחר יותר לפי שיקול דעתה.

אור כחול, כך נראה, הוא לא תמיד משהו שאתה רוצה לעקוב אחריו.

מאירה את הלילה

גחליליות מדברות בשפות האור שלהן, כאשר כל מין משתמש בקוד שונה. (מייק לוינסקי / Wikicommons)

מעל מים, בהם האור שופע, לביולוגיה אין אותו יתרון תחרותי. הרבה פחות נפוץ לראות יצורים המוציאים אנרגיה בכדי להאיר את עצמם כאשר הסביבה מספקת להם את זה; זו הסיבה לכך שביולוגיה יבשתית תאורטית התפתחה הרבה יותר מאוחר מהים. אך כמה כשיצרי אדמה נדלקים, הם נוטים להאיר צהוב או ירוק - וסביר להניח שהיא תופס את מקומה של השמש השוקעת כאשר בין ערביים גלים את הנוף.

"הברירה הטבעית מעדיפה איתותים שנראים הכי בקלות - עם הכמות הגבוהה ביותר של ניגודיות עם הסביבה שמסביבה", מסביר האנטומולוג מארק פלורידה מארק ברנהאם.

הכי ידוע לשמצה הוא גחלילית האש (או באג הברק, תלוי היכן אתם גרים), עם למעלה מ- 2000 מינים המאירים לילות קיץ בהבזקים של צהוב-זהב-ירוק. על פי ההערכה, הביומינסקנס של כיבוי אש התגלה כאזהרה לטורפים: אני אולי נראה יפה, אבל אני טעיתי. אך עם הזמן, התצוגות הללו חודשו לרומנטיקה. שפת האהבה העיקרית של גחלילית היא קלילה, וחיזור הוא תהליך נוצץ כראוי. גם זכרים וגם נקבות מרצדים, וכל מין של גחלילית-אש פיתח קוד ייחודי כדי לעזור לבני זוג פוטנציאליים לחתוך את הרעש.

הטבע הטבעי לין פאוסט, מחבר הספר גחליליות, תולעי זוהר וחרקי בזק, עובד עם גחליליות "מעוגלות 5", שזכו לכינוי חלקית לריקודי האוויר המדהימים שלהם. "הם משלבים הבזקים וזוהרים ולולאות ומסתחררים ל'רכבות הפלאש '", אומר פאוסט. "זה בטח כדי לרצות את הנשים." לדברי פאוסט, תצוגות מורכבות כאלה אינן זולות: גברים משקיעים בהם כמות עצומה של עבודה ואנרגיה למרות תוחלת החיים הקצרה שלהם.

אך יתכן כי חלק מהזכרים פיתחו טריק חכם להכפלת תפוקתם: משקף את הבזקי הגופים שלהם על גופי מים המשקפים את תנועותיהם, וגורמים להם להיראות "סופר-זכר." בעוד שפאוסט אינו בטוח אם זה לגמרי מכוון, מין הגחלילית הזה התפתח לחיות כמעט אך ורק סביב בריכות וביצות.

עם זאת, עם גחליליות, נבלים מסתתרים בקרב האמנים. גחליליות נקבות מסוג Photuris versicolor, המכונות כראוי femme fatales , יחקו את הקורקים הזוהרים של מינים אחרים - אך כאשר הזכרים מתקרבים לצפות למין, הם נטרפים במקום זאת.

למרבה הצער, לרוב באגי הברק יש בעיות גדולות יותר לדאוג לגביהם. זיהום האור הגובר והולך במרכזים עירוניים ברחבי העולם, מעליב את הביומלומיננטיות הטבעית, ומקשה על יצורים זוהרים לתקשר ולהתרבות. פאוסט חושש כי אנו עשויים לראות ירידה בחלל ההפרות של ביומלומינציית חרקים בשנים הבאות.

מחוז האור האדום

לאורך גופות התולעים מסילות קווי ירוק מנוקדים, המעניקים רושם של חלונות מוארים לצד הרכבת (ומכאן שמם). אך בראשם, "תולעים" אלה מפעילות אורות אדומים המדליקים באופן מדהים את השביל קדימה. (Aaron Pomerantz / Wikimedia Commons)

אור אדום נדיר יחסית ביצורים ימיים וגם יבשתיים, מאחר ואורכי הגל הארוכים הללו יכולים להיות עמומים מדי אפילו עבור עיניים אנושיות. אך בעלי חיים מסוימים ניצלו עובדה זו. למשל, בים העמוק, דגים רבים איבדו את היכולת לראות אדום. זה מתברר כפועל לטובת מינים הנמצאים בשרשרת המזון: עיטור קשקשיכם בגווני אודם פירושו חפירת גלימת נראות.

אלא אם כן, אתה נרדף על ידי דג שפירית רופף מפוזר. רצועת העצור הרופפת - שזכתה לכיסתה הדמויית עכברי העכבר, המתפרקת במידה מכוערת כך שתוכל לבלוע טרף שלם - היא אדון ההתגנבות. אבל הגיחוך המוזר שלה הוא אפילו לא המאפיין הייחודי ביותר של הנינג'ה בים העמוק הזה.

כמו רבים משכנותיה, פנס האור המפסק מייצר בתחילה אור כחול, במקרה זה מבלוטות קטנות שמתחת לעיניו. אבל בפיתול צבעוני הוא מסוגל לספוג מחדש את האור הכחול הזה לחלבון הזוהר בצבע אדום עדין. תהליך הקליטה / פליטה מחודשת מביא למשהו הדומה ל"פנס שחור להאיר פוסטר של Grateful Dead ", על פי הביולוג ליאו סמית ', שחוקר את התפתחות הביומינסקנס במכון המגוון הביולוגי של אוניברסיטת קנזס בלורנס.

יתרה מזו, בניגוד לרוב דגי הים העמוק האחרים, רצועת העצור היא אחת מהדגים הבודדים שמסוגלים לראות אורכי גל אדומים ארוכים על ידי ייצור נגזרת של כלורופיל, הפיגמנט להמרה האור הנמצא בדרך כלל בצמחים. בעולם שבו אור אדום יכול באותה מידה לא להיות אור, יכולת יוצאת דופן זו מאפשרת לנורה העצורה להחליף את טרפו שלא זוהה.

יצורים יבשתיים אספו גימיק דומה. תולעי מסילות ברזל (שלמעשה אינן תולעים כלל, אך צורת הזחל של סוג חיפושית) משתמשים גם בזרקורים אדומים המותקנים על ראשם כדי להתגנב סביב רצפת היער. כמו גרסאות יבשתיות של דגי הדרקון, הם משתמשים באורך הגל הפרטי הזה למארב לטרף קוצר ראייה כמו צוננים זעירים במשקפי ראיית לילה.

אז ב -5 ביולי זה, כשאתה חווה גמילה מזיקוקים, אל תשכח את מופעי האור החיים שמתרחשים סביבך. וגם, היה אסיר תודה על כך שאתה לא נעקר על ידי רופף פנסים.