Biofluorescens i en svällhaj |

Vad är biofluorescens?

Lätt produktion av levande saker är ett intressant och ofta vackert fenomen. Vissa djur i havet kan producera färgat ljus genom fluorescens. Under denna process absorberar ett djur ljus med en färg och avger sedan ljus med en annan färg. Marina djur som är fluorescerande ser generellt gröna, röda eller orange för oss. Vissa producerar en annan färg från olika delar av kroppen. Forskare misstänker att ljuset har viktiga funktioner.

Listan över marina djur som producerar ljus genom biofluorescens (fluorescens av levande saker) är redan lång. Det blir ännu längre när forskare gör fler upptäckter. För närvarande är vissa arter av fisk, bläckfisk, räka, korall, maneter och sifonoforer kända för att fluorescera. Sifonoforer är koloniala organismer som ser något ut som maneter. Ett exempel är den portugisiska krigsmanen. I den här artikeln kommer jag att fokusera på biofluorescens hos två arter av hajar - svällhajen och kedjan katthaj.

Det synliga spektrumet är en del av det elektromagnetiska spektrumet. |

Siffrorna i spektrumet ovan representerar våglängden i nm (nanometer). En nanometer är en miljarddels meter.

Våglängd och färguppfattning

För att förstå hur fluorescens fungerar och blir synlig för oss är det bra att veta några fakta om ljus och färguppfattning.

  • "Vitt" ljus är faktiskt en blandning av olika våglängder av elektromagnetisk strålning, som var och en uppfattas som en annan färg när de betraktas individuellt och tolkas av vår hjärna.
  • Den kortaste våglängden för synligt ljus verkar blått för oss, som visas i spektrumet ovan. Den har den högsta energin.
  • Den längsta våglängden verkar röd för oss. Den har den lägsta energin.
  • Hjärnan använder våglängder som reflekteras eller överförs av föremål och tas emot av våra ögon för att skapa de färger som vi ser. Våglängder som absorberas av föremål når inte våra ögon och kan inte ses.
  • Färgfilter är gjorda av ett halvtransparent material som absorberar eller reflekterar vissa våglängder och överför andra. De kan användas för att blockera vissa färger från våra ögon.
  • Ett filter som är gult i färg blockerar blått ljus men överför grönt och rött ljus som når våra ögon. Detta är betydelsefullt med avseende på vår förmåga att se fluorescens som släpps ut av hajar.

Svällhajen (vänster) och kedjahatt (höger) under vitt ljus

Swell shark-foto av Aquaimages, CC BY-SA 2.5-licens

Chain catshark-foto av Cliff, CC BY 2.0-licens

Upptäcka fluorescens i havet

Ljuset i vattnet som är djupt men ändå upplyst är övervägande blått. Andra färger filtreras ut av vattnet ovan. För det blotta ögat verkar alla varelser i det djupa vattnet vara en nyans av blått. I mycket djupt vatten kan ljuset vara så svagt att varelserna är svåra att se. För att se fluorescens under dessa tillstånd måste vi följa specifika förfaranden.

Belysning med blått ljus för att trigga eller förbättra fluorescens

Viss belysning måste vara närvarande för att fluorescens ska kunna uppstå. Om miljön är för mörk kan forskare belysa området med blått ljus för att förbättra det naturliga ljuset som finns.

När en fluorescerande organism absorberar det blå ljuset, utlöses det att avge ljus med en längre våglängd och mindre energi (och därmed en annan färg). Fluorescensen är ofta relativt svag och maskeras av det blå ljuset som organismen reflekterar. Som ett resultat kan vi inte se det om inte det reflekterade ljuset filtreras ut. När detta är gjort kan det gröna eller röda ljuset som släpps ut av organismen ses.

Blockering av reflekterat blått ljus av ett gult filter

Det blå ljuset som reflekteras av organismen blockeras av ett gult filter. Dykare eller personer i undervattensfordon som kallas undervattensglas bär glasögon tillverkade av ett gult filter för att se fluorescens. Filtret blockerar överföringen av blått ljus och gör att det gröna eller röda ljuset som släpps ut av organismen passerar igenom. Ett gult filter på en kamera gör samma sak, så utforskare kan göra en visuell registrering av biofluorescensen som de upptäcker.

Vissa djur avger ljus genom luminescens istället för fluorescens. Luminescens kräver inte infallande ljus och kan ses i en helt mörk miljö. Den genereras av en kemisk reaktion i ett lätt organ och produceras av djuret självt eller av bakterier som lever i kroppen. Självlysande fiskar lever i allmänhet i djupare vatten än lysrör.

Två fluorescerande hajar i Kalifornien

Mer än 200 arter av fiskar anses för närvarande vara biofluorescerande. Det första fluorescerande ryggradsdjuret som upptäcktes var en ål. Upptäckten var oavsiktlig. Forskarna filmade biofluorescerande koraller och "fotobombades" av en glödande grön ål som simmade i sikte.

Sedan ålupptäckten har forskare upptäckt att två hajarter i catharkfamiljen är fluorescerande svällhajen ( Cephaloscyllium ventriosum ) och kedjan katthaj ( Scyliorhinus rotifer ). Båda lever i det relativt djupa vattnet i Scripps Canyon utanför Kaliforniens kust och båda producerar vackra mönster av grönt ljus. Deras fluorescens upptäcktes av ett team under ledning av David Gruber.

De områden på en hajkropp som svarar på infallande ljus och avger nytt ljus innehåller lysrörspigment. Dessa verkar vara proteiner. Forskarna har upptäckt att de två hajarna med stor sannolikhet kan se fluorescensen skapad av sina grannar. Öppningsskärmen i videon ovan visar kedjan katthaj när den avger fluorescens och den i videon nedan visar svällhajen.

The Eyes of Catsharks

Forskarna har undersökt kattskalarnas ögon i sin studie och gjort några intressanta upptäckter. Den ena är att djuren har mycket längre stavar än oss. Stänger är celler som ger god syn i svagt ljus men som inte svarar på färg. En andra upptäckt är att ögonen innehåller ett visuellt pigment som svarar på blått-grönt ljus, vilket är det färgintervall som finns i hajens miljö och i deras fluorescens. Detta är det enda visuella pigmentet som djuren har. Däremot har människor tre visuella pigment - röd, grön och blå - och kan se ett brett spektrum av färger.

Det verkar verkligen som att hajarnas ögon är anpassade för att se fluorescens. Vi kan emellertid inte säga exakt vilken färg det utsända ljuset ser ut för dem, eller hur ljust det verkar vara under naturliga förhållanden. Vi vet inte heller om ljuset är synligt för hajar på alla djup i vattnet där de finns. Dessutom vet forskare ännu inte om hajens rovdjur eller byte kan se fluorescensen. Även om det kan verka logiskt att de inte gör det, bör vi inte anta att detta är fallet.

Extern anatomi hos en haj |

Swell Shark

Kroppen hos en vuxen svällhaj är i allmänhet lite under tre fot lång. Det är vanligtvis gulbrunt i vitt ljus. Djurets yta täcks med en blandning av ljusa och mörka band, fläckar och fläckar. Hajen finns på djup mellan 16 och 1500 fot men är vanligast mellan 16 och 120 fot. Det är ett nattdjur som gömmer sig i grottor och sprickor under dagen och jakter på havsbotten på natten. Den matar på små fiskar, kräftdjur och blötdjur.

Svällhajen fick sitt namn från ett ovanligt beteende. När den riskerar att bli attackerad, tar den tag i svansen för att bilda en U-form och fyller snabbt magen med vatten eller luft. Detta gör att kroppen sväller upp och ser hotande ut. Om djuret gömmer sig i en klippspalt kan dess svullna kropp låsa det på plats och förhindra eller avskräcka ett rovdjur från att attackera. När faran är förbi släpper hajen svansen och drar ut vattnet eller luften från magen med ett skällande ljud.

En kättingskatt på havsbotten |

Kedjan Catshark

Kedjan Cathark får sitt namn från de mörka, sammanhängande linjerna på kroppen, som ger ett mönster som ser ut som en kedjans länk. Resten av kroppen är kräm- till brunfärgad. Kedjecharkar har horisontellt ovala ögon med gröna färger. Deras elever är långsträckta och påminner om katter. Vuxna är ungefär 18 tum långa. Djuret är också känt som kedjan hundfisk.

Kedjekattmärken finns på djupet mellan 240 och 1800 fot. Magsanalys visar att hajarna äter fisk, bläckfisk, marina maskar och kräftdjur (krabbor, hummer och räkor). Djuret är botten eller botten. Den vilar ofta på havsbotten när den inte jaktar.

Färgmönstret på svallhajens och kedjebarkens yta hjälper till att kamouflera dem mot deras bakgrund. Intressant nog säger berättaren i den första videon i den här artikeln att hans team tenderar att hitta fluorescens hos djur med kryptisk färg som hjälper till att dölja dem från rovdjur och rov. Kamouflagan kan dölja dem för sina egna arter också, vilket kan vara ett problem i vissa situationer. Fluorescens kan vara till hjälp i den här situationen.

Claspers of a male spinner shark |

Funktion för fluorescerande ljusmönster

Även om funktionen (eller funktionerna) av hajfluorescens inte är känd, misstänker forskare att funktionen måste vara viktig eftersom den är utbredd och märkbar. Ljuset tros spela en roll i parningen. Mönstret som produceras av fluorescensen är annorlunda hos män och tikar av en art, åtminstone i de två kattehajarna. Intressant nog glöder klyparna i den manliga kedjan Cathark grönt. Claspers används för att sätta in spermier i kvinnans kropp och är fästa vid hanens bäckfinnor. Forskare misstänker att ljuset också är viktigt i icke-parande kommunikation.

Forskare upptäckte nyligen mer om fluorescerande molekyler i hajarna. De hittade åtta lysrörsmolekyler i svällhajen och kedjan kattharken tillsammans. De fann också att vissa av dessa molekyler har antibakteriella egenskaper. I laboratoriet "hindrade" molekylerna tillväxten av en bakterie som finns i djuphavet och MRSA-bakterien som orsakar hälsoproblem hos människor.

Cathark-familjen är inte de enda biofluorescerande hajarna. Wobbegongs fluorescerar också. Det är fiskar i botten som ofta kamoufleras för att matcha havsbotten. De har vanligtvis hudflikar på huvudet eller runt munnen som liknar tofsar.

Pusslet om biofluorescens

Biofluorescens har utvecklats i många fiskarter. Ljuset är imponerande och ofta underbart sett av människor. Det har troligen viktiga funktioner, eftersom förmågan att fluorescera är så vanlig. Vad dessa funktioner är är dock fortfarande mystiskt. Resultaten av framtida forskning kan vara lysande.

referenser

  • Utforska biofluorescens från National Geographic
  • Sväll hajinformation från Aquarium of the Pacific
  • Fler fakta om svällhajar från ReefQuest Center for Shark Research
  • Chain chainhark-fakta från ReefQuest Center for Shark Research
  • Information om kedjan dogfish från Florida Museum of Natural History
  • Biofluorescens i kattmärken från National Geographic
  • Hajmolekylerna ansvariga för biofluorescens från The Guardian