Bioluminiscencija — živa svetlost u prirodi i hemija koja sija bez toplote

Malo šta u prirodi ume da me ostavi bez daha kao živa svetlost. Letnja noć nad livadom u kojoj trepere svici. Riba koja u potpunom mraku okeana mami plen tačkicom plavog svetla. Trula klada u šumi koja zeleno svetluca, ono što su stari ljudi zvali „vilinskom vatrom". Sve je to bioluminiscencija, sposobnost živih bića da sama prave svetlost. I nije retka koliko mislite.

Naprotiv. Procenjuje se da u dubokom moru, najvećem staništu na planeti, više od tri četvrtine organizama ume da svetli (Martini & Haddock, 2017). Sposobnost da se zasija razvila se u evoluciji nezavisno desetinama puta, od bakterija i gljiva do insekata i riba. Toliko puta da je očigledno da se itekako isplati.

Hemija hladne svetlosti

Iza svetla stoji jednostavna hemija. Molekul koji se zove luciferin, uz pomoć enzima luciferaze i uz prisustvo kiseonika, oslobađa energiju, ali ne kao toplotu, već kao svetlost. Po tome se priroda razlikuje od stare sijalice sa vlaknom, koja najveći deo struje protraći na toplotu. Bioluminiscencija je „hladna svetlost": gotovo sva energija ode u svetlo, skoro ništa u toplotu.

Različite grupe bića koriste hemijski različite luciferine, što je još jedan dokaz da je svetljenje nastajalo mnogo puta nezavisno. Kod nekih je ceo sistem spakovan u stabilan protein koji zasvetli čim mu priđu joni kalcijuma. Upravo je proučavanje jednog takvog proteina dovelo do otkrića koje je promenilo nauku.

Japanski naučnik Osamu Shimomura izdvojio je iz jedne meduze zeleni fluorescentni protein, poznat kao GFP, koji zasvetli zeleno kad ga obasja plava svetlost (Shimomura, 2006). GFP je postao jedan od najmoćnijih alata u biologiji: njime naučnici „upale" gen ili protein i prate ga uživo unutar ćelije. Za to otkriće dodeljena je Nobelova nagrada za hemiju 2008. godine.

Zašto bića uopšte svetle

Razlozi su raznovrsni koliko i sama bića. Svici svetlom traže partnera, i svaka vrsta ima svoj ritam treperenja, pravi svetlosni jezik udvaranja (Lloyd, 1971). Dubokomorske udičarke nose svetleći mamac kojim u mraku privlače plen. Mnoge sitne morske životinje svetle da bi se odbranile, naglim bleskom zaslepe napadača ili ga obasjaju da bi i njega neko veći primetio.

Posebno je dovitljivo kontraosvetljenje. Ribe i lignje koje žive u srednjim slojevima okeana svetle slabašno odozdo, tačno onoliko koliko svetlosti dopire odozgo, pa tako brišu sopstvenu senku i postaju nevidljive za grabljivca koji vreba iz dubine i gleda naviše (Widder, 2010).

A tu je i jedna od najlepših simbioza u prirodi. Havajska lignja u posebnom organu nosi kolonije svetlećih bakterija; ona im daje hranu i zaštitu, a one njoj svetlost za kontraosvetljenje. Pritom bakterije ne pale svetlo dok ih ne bude dovoljno mnogo, pojava koja se zove kvorum sensing i koja ovu priču povezuje sa hemijskim jezikom bakterija.

Svetlost u nauci, i tama koju gubimo

Živa svetlost danas radi za nauku. Pored GFP-a, sistem luciferin-luciferaza koristi se da se izmeri aktivnost gena ili da se otkrije bakterijsko zagađenje u hrani i vodi: svetleće bakterije, na primer, prigušuju svetlo u prisustvu otrova, pa služe kao biosenzori za zagađenje (Haddock, Moline & Case, 2010).

Ali evo ironije. Dok bioluminiscencija osvetljava put nauci, samu je gasi svetlost koju pravi čovek. Veštačka rasveta nadjačava nežno treperenje svitaca, pa se mužjaci i ženke više ne pronalaze. Populacije svitaca opadaju širom sveta, a jedan od glavnih krivaca je sve svetlija noć.

Zato me ova priča i dira. Priroda je majstor hemije kakvu tek učimo da oponašamo, a tama, koju olako brišemo sijalicama, uslov je za neke od najlepših prizora živog sveta. Čuvati pravu noć znači čuvati i svetlost koja u njoj živi.