Βιοφωταύγεια (ή καιβιοφωτισμός) ονομάζεται το φαινόμενο παραγωγής και έκλυσης ορατού φωτός από ζωντανούς οργανισμούς. Η διαδικασία αυτή επιτυγχάνεται μέσω χημικών αντιδράσεωνκαι παρατηρείται σε πληθώρα διαφορετικών οργανισμών όπως βακτήρια, φύκη, μύκητες, ψάριακαιέντομα. Το φαινόμενο λαμβάνει χώρα καιστο χερσαίο αλλά καιστο υδάτινο περιβάλλον μετη θάλασσα να κρατάει τα ηνία καινα παρουσιάζει τμήματα όπου η βιοφωταύγεια είναι η κύρια πηγή φωτός (π.χ. μεγάλα βάθη). Η παραγωγή του φωτός γίνεται σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις μέσω οξείδωσης μιας ομάδας χημικών ουσιών που ονομάζονται λουσιφερίνες ή εωσφορίνες (luciferins). Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις των επιστημόνων η βιοφωταύγεια αναπτύχθηκε γιανα εξυπηρετήσει σκοπούς όπως η επικοινωνία, η θήρευση ή η άμυνα των οργανισμών προσφέροντας ορισμένες φορές τρομερά πλεονεκτήματα στους χρήστες του. [1][2][3][4]
Το φάσμα των οργανισμών μετην ικανότητα βιοφωταύγειας είναι εντυπωσιακά μεγάλο και περιλαμβάνει ταξινομικές μονάδεςμε τεράστια ποικιλία και διαφορετικότητα. Ξεκινώντας από θαλάσσια βακτήρια και χερσαίους μύκητες (όπως τα μανιτάρια) φτάνει μέχρι κεφαλόποδακαι ψάρια. Ενδιάμεσα συναντώνται, στο θαλάσσιο ενδιαίτημα, ομάδες οργανισμών όπως ταδινομαστιγωτά, τακνιδόζωα (μέδουσες), τα κτενοφόρα, οι πολύχαιτοι, ταμαλάκια, τακαρκινοειδή, ταεχινόδερμα ακόμα καιτασαλάχια ενώ, στο χερσαίο ενδιαίτημα, εντοπίζονται οργανισμοί όπως ταμυριάποδακαιτακολεόπτερα (πυγολαμπίδες). [1] Ωστόσο, παρατηρούνται και κάποιες περιπτώσεις όπου η παραγωγή φωτός από έναν οργανισμό ενώ φαίνεται να γίνεται από τον ίδιο, γίνεται στην πραγματικότητα από βακτήρια ή άλλους μικροοργανισμούς πουτο άτομο φιλοξενεί σε κοιλότητες και σημεία του σώματός του. Τέτοιες περιπτώσεις είναι συνήθεις σε κάποια γένη ψαριών και κεφαλόποδων (όπως τακαλαμάρια). [2][3]
Τρεις είναι οι ομάδες με ικανότητα βιοφωτισμού που παρατηρούνται συχνότερα από τον άνθρωπο: Οι πυγολαμπίδες, ταδινομαστιγωτάκαιταβακτήρια. Ο βασικότερος λόγος είναι η εγγύτητα και ενίοτε η έκταση που εμφανίζεται το φαινόμενο. Για παράδειγμα, τα δινομαστιγωτά είναι υπεύθυνα γιατην δημιουργία σπάνιων εικόνων στις ακτές και τους κόλπους όπου βρίσκονται σε αφθονία. Μετον κυματισμό ή την ανατάραξη των νερών τα άτομα των δινομαστιγωτών ενεργοποιούνται ελευθερώνοντας ακτινοβολία και δίνοντας στα νερά ένα λαμπερό γαλάζιο χρώμα. [1]
Δεν υπάρχουν περιβάλλοντα πουνα εμποδίζουν την παραγωγή βιοφωτισμού, υπάρχουν όμως περιβάλλοντα πουτην ευνοούν. Το σκοτάδι είναι, φυσικά, πάντα απαραίτητο ώστε να είναι τα σήματα εμφανή, οπότε τα ωκεάνια βάθη, όπου το φως είναι ελάχιστο ή ακόμα και παντελώς απόν, ευνοούν την ύπαρξη μηχανισμών όπως αυτός του βιοφωτισμού. Αυτό βέβαια δε σημαίνει την απουσία του φαινομένου από τα ρηχά νερά ή την ξηρά τη νύχτα. [1]
Η ευρύτερα εξαπλωμένη μέθοδος γιατην εκπομπή βιοφωτισμού είναι ηοξείδωση μορίων χημικών ουσιών που ονομάζονται λουσιφερίνες (luciferins) παρουσία ενζύμωνπου ονομάζονται λουσιφεράσες (luciferases). Από την αντίδραση αυτή προκύπτει ένα ασταθές μόριο-προϊόν το οποίο σε διάστημα νανοδευτερολέπτων απελευθερώνει τη δεσμευμένη ενέργεια μετη μορφή φωτονίου (δηλαδή φωτός). Οι οργανισμοί έχουν την ικανότητα ελέγχου της διαδικασίας ελέγχοντας την δράση των λουσιφερασών ή φωτοπρωτεϊνών, που είναι επίσης ένζυμα με όμοια δράση. Προκειμένου να ενεργοποιηθούν τα ένζυμα αυτά απαιτείται η σύνδεση τους μειόντα όπως το Ca2+καιτο Mg2+. [2]
Ενώ οιτα μόρια των λουσιφερινών είναι παρόμοια στους οργανισμούς και συντηρημένα μεταξύ διαφορετικών φύλων, εντούτοις, τα μόρια των λουσιφερασών διαφέρουν τόσο που αγγίζουν τη μοναδικότητα για ορισμένες ομάδες. Το γεγονός αυτό αποτελεί και στοιχείο της ανεξάρτητης εμφάνισης και εξέλιξης του βιοφωτισμού στους οργανισμούς. [1][2]
Το χρώμα, η ένταση καιη διάρκεια του φωτός διαφέρουν και σχεδόν πάντα ελέγχονται πλήρως από τους οργανισμούς πουτο παράγουν με χημικούς και νευρικούς μηχανισμούς. Όσον αφορά τη διάρκεια, η εκπομπή μπορεί να είναι είτε συνεχής είτε διακοπτόμενη μετην συχνότητα να ποικίλει καινα παρουσιάζει ακόμα και αναλαμπές με διαφορά από 0,1 μέχρι και 1 δευτερόλεπτα. Γιανα επιτευχθεί αυτό απαιτείται πλήρης ενζυμικός έλεγχος. [2]Η ένταση του φωτός συνήθως σχετίζεται μετην ποσότητα των αντιδρώντων που διαθέτει ο οργανισμός. Το χρώμα είναι καιοπιο σύνθετος παράγοντας. Έχει παρατηρηθεί πληθώρα χρωμάτων στο φάσμα του ορατού φωτός με πολύ συχνό το ιριδίζον γαλαζοπράσινο των 470nm. [1]Η επιλογή του είναι ενεργητική από τους οργανισμούς εξυπηρετώντας διάφορους σκοπούς όπως αναφέρονται παρακάτω. Η επιλογή του γίνεται μετην χρήση ουσιών που βρίσκονται στην ίδια περιοχή μετην περιοχή παραγωγής του φωτός και έχουν ιδιότητες φωσφορισμού. Έτσι, μετατρέπουν την παραγόμενη ακτινοβολία στο εκάστοτε επιθυμητό χρώμα. Πολλές φορές, είναι το ίδιο το ένζυμο της λουσιφεράσης που μεταβάλει το χρώμα με αλλαγή της αμινοξικήςτου ακολουθίας, όπως στις πυγολαμπίδες. [2]
Οι λόγοι ανάπτυξης του βιοφωτισμού μπορούν να χωριστούν σε τρεις βασικές κατηγορίες: τη θήρευση, την άμυνα καιτην επικοινωνία. Στις περισσότερες περιπτώσεις δεν είναι μόνο μία η χρήση του. Τονίζεται πως σε ιδανικές σκοτεινές συνθήκες η εκπεμπόμενη ακτινοβολία είναι ορατή σε τεράστιες αποστάσεις, δυσανάλογες μετο μέγεθος των οργανισμών που της παράγουν. [1]
Το κυνήγι καιη εύρεση θηράματος μετη χρήση του βιοφωτισμού παρουσιάζει ενδιαφέρουσες πτυχές ιδιαίτερα στο θαλάσσιο περιβάλλον. Αρχικά, δίνεται η δυνατότητα προσέλκυσης της λείας. Πληθώρα οργανισμών «μαγνητίζονται» από το έντονο φως, ιδιαίτερα σε συνθήκες απουσίας κάποιας άλλης πηγής φωτός. Στα ανήλια βάθη των ωκεανών η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται από ομάδες οστεϊχθύων. Επίσης, υπάρχει η πιθανότητα χρήσης αναλαμπών και ξαφνικών λάμψεων από έναν θηρευτή ώστε να αποπροσανατολίσει καινα αποδιοργανώσει τη λεία του όπως το καλαμάρι του γένους Taningia. [1]
Η άμυνα καιη αποφυγή θήρευσης φαίνεται να παρουσιάζει ακόμα περισσότερες εφαρμογές επίσης στο θαλάσσιο ενδιαίτημα. Μια ξαφνική λάμψη από τη λεία μπορεί να αποπροσανατολίσει έναν θηρευτή, δημιουργώντας σύγχυση και μειώνοντας την ικανότητα όρασης. Ο αντιφωτισμός είναι ακόμα μια εφαρμογή που σκοπεύει στο καμουφλάρισμα των οργανισμών από θηρευτές μεγαλύτερων βαθών που εντοπίζουν της σκιά της λείας τους κοιτώντας προς την επιφάνεια των νερών. Τα φωτοφόρα (τα κύτταρα από όπου εκπέμπεται η ακτινοβολία) βρίσκονται εδώ στην κοιλιακή χώρα των ζώων. Επιπλέον, έχουν καταγραφεί περιπτώσεις όπου η χρήση του βιοφωτισμού χρησιμοποιείται ώστε να προειδοποιήσει γιατην τοξικότητα του χρήστη και άλλες όπου η λεία στοχεύει στη αποθάρρυνση του θηρευτή νατην πλησιάσει καινατη θηρεύσει «αφήνοντας» τοννα τραφεί με κομμάτια που συνεχίζουν να ακτινοβολούν ακόμα και μετά την αποκόλληση από τον αρχικό οργανισμό θέτοντας έτσι τον θηρευτή σε ευάλωτη θέση σε σχέση με κάποιον μεγαλύτερο. [1]
Τρίτη εφαρμογή είναι η επικοινωνία. Ο βιοφωτισμός εδώ κατέχει θέση περίοπτη στις πυγολαμπίδες κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγικής περιόδου καιτου ζευγαρώματος όπου τα φωτεινά σινιάλα προσελκύουν και γοητεύουν το κατάλληλο ταίρι. Στην περίπτωση της επικοινωνίας η εξειδίκευση είναι καιη μεγαλύτερη καθώς πολλές φορές στοχεύει αποκλειστικά στην ενδοειδική υπόστασή της. [1]
