जैविक प्रकाश: प्रकाश पैदा करने वाले जीवों के पीछे की रसायन विज्ञान

गर्मी के मैदान पर झलकती जुगनुएं और अंधेरे समुद्र तट पर चमकती लहरें - दोनों एक ही अंतर्निहित प्रक्रिया के उदाहरण हैं: एक जीव अपनी प्रकाश गर्मी के बजाय रसायन विज्ञान के माध्यम से बनाता है। वैज्ञानिक इसे जैविक प्रकाश कहते हैं, और यह पृथ्वी पर जैविक प्रकाश उत्पादन के सबसे व्यापक रूपों में से एक है।

रासायनिक प्रतिक्रिया: luciferin, luciferase और ऑक्सीजन

लंदन के प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय के अनुसार, जैविक प्रकाश तब होता है जब luciferin नामक अणु ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है और प्रकाश के रूप में ऊर्जा जारी करता है। प्रतिक्रिया को आमतौर पर एक एंजाइम की आवश्यकता होती है, luciferase, जो प्रक्रिया को तेज करता है, या कुछ जीवों में एक संबंधित प्रोटीन जिसे photoprotein कहा जाता है जो कैल्शियम आयनों के साथ काम करता है।

अमेरिकी राष्ट्रीय महासागरीय और वायुमंडलीय प्रशासन (NOAA) नोट करता है कि हालांकि हर जैविक प्रकाश जीव एक एंजाइम और सब्सट्रेट के बीच प्रतिक्रिया पर निर्भर करता है, विभिन्न प्रजातियां विभिन्न रासायनिक संयोजन का उपयोग करती हैं। NOAA कहता है कि यह विविधता बताती है कि प्रकाश बनाने की क्षमता एक सामान्य पूर्वज से विकसित नहीं हुई बल्कि कई बार स्वतंत्र रूप से विकसित हुई।

प्रकाश का रंग luciferin की सटीक संरचना और आसपास के प्रोटीन पर निर्भर करता है। प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय और नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा दोनों नोट करते हैं कि अधिकांश समुद्री जीव नीले या हरे रंग में चमकते हैं क्योंकि ये तरंग दैर्ध्य समुद्री जल के माध्यम से सबसे दूर तक यात्रा करते हैं, जबकि जमीन पर जुगनुएं पीले प्रकाश का उत्पादन करती हैं और गहरे समुद्र की कुछ मछलियां, जैसे loosejaw dragonfish, दुर्लभ लाल प्रकाश का उत्सर्जन करती हैं जो गहराई में अन्य जानवर नहीं देख सकते।

जीव प्रकाश क्यों पैदा करते हैं

NOAA और प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय के शोधकर्ता जैविक प्रकाश के उपयोग को कुछ मुख्य श्रेणियों में विभाजित करते हैं: भोजन खोजना, साथी को आकर्षित करना या संकेत देना, और शिकारियों से रक्षा। कुछ प्रजातियां इन कार्यों के कई को जोड़ती हैं।

• शिकार: गहरे समुद्र की anglerfish एक चमकता हुआ चारा जिसे esca कहते हैं अपने मुंह के सामने लटकाती है ताकि जिज्ञासु शिकार को आकर्षित करे, नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा के अनुसार।
• मैथुन: नर जुगनुएं मादाओं को संकेत देने के लिए प्रजातियों के लिए विशिष्ट पैटर्न फ्लैश करती हैं, नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा रिपोर्ट करती है।
• रक्षा: hatchetfish 'counterillumination' का उपयोग करते हैं, अपने निचले हिस्से पर हल्के प्रकाश को ऊपर से मंद चमक से मेल कराते हैं ताकि शिकारी ऊपर से उनकी रूपरेखा न देख सकें, नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा के अनुसार।
• शिकारियों को चौंकाना: कुछ squid अचानक फ्लैश करते हैं हमलावर को चौंकाने के लिए, और vampire squid स्याही के बजाय चमकती श्लेष्मा का उत्सर्जन करता है, नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा के अनुसार।

जैविक प्रकाश सबसे आम कहां है

NOAA कहता है कि समुद्र में 200 और 1,000 मीटर (656 और 3,280 फीट) की गहराई में रहने वाले 80 प्रतिशत जानवर जैविक प्रकाश उत्पन्न करते हैं। प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय एक अलग क्षेत्र के लिए एक उच्च अनुमान देता है, कहते हुए कि महासागर के twilight zone में 90 प्रतिशत तक जीवन कुछ न कुछ रूप में प्रकाश उत्पन्न करता है। जमीन पर, जैविक प्रकाश अपेक्षाकृत दुर्लभ है और जुगनुओं, कुछ glow-worms, और लगभग 75 कवक प्रजातियों से सबसे अच्छी तरह जाना जाता है जो हल्का हरा प्रकाश देती हैं, प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय के अनुसार।

NOAA के महासागर-तथ्य पृष्ठ एक खुले वैज्ञानिक प्रश्न की ओर इशारा करते हैं: शोधकर्ताओं ने पूरी तरह से यह नहीं समझाया है कि जैविक प्रकाश समुद्री वातावरण में इतना आम क्यों है लेकिन मीठे पानी की झीलों और नदियों में अनिवार्य रूप से अनुपस्थित है, और न ही वे सटीक रूप से यह निर्धारित कर सकते हैं कि यह विशेषता कितनी बार या कैसे विभिन्न वंशों में स्वतंत्र रूप से विकसित हुई।

उल्लेखनीय उदाहरण

जुगनुओं और anglerfish से परे, कई अन्य मामले जैविक प्रकाश जीवन की श्रेणी को दर्शाते हैं। Dinoflagellates — एकल-कोशिका वाले plankton — नीले-हरे प्रकाश की चमक उत्पन्न करते हैं जब लहरों या पानी में आंदोलन से परेशान होते हैं, एक प्रभाव जो कभी-कभी रात में चमकती सर्फिंग के रूप में दिखाई देता है, नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा के अनुसार। प्रकाश के बड़े, निरंतर पैच जो चमकीले bacteria की कॉलोनियों द्वारा बनाए जाते हैं, 'milky seas' के रूप में जाने जाते हैं और कभी-कभी उष्णकटिबंधीय जल में उपग्रहों द्वारा पहचाने जाने के लिए काफी उज्ज्वल होते हैं, नेशनल जियोग्राफिक शिक्षा नोट करता है। कुछ प्रजातियां, जैसे Hawaiian bobtail squid, प्रकाश स्वयं नहीं बनाती हैं; वे जैविक प्रकाश bacteria की कॉलोनियों को होस्ट करते हैं, जिसमें Vibrio fischeri शामिल है, एक सहजीवी संबंध में जिसका वर्णन प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय द्वारा किया जाता है।

इन सभी मामलों में, अंतर्निहित रसायन विज्ञान समान है — luciferin ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, luciferase या photoprotein द्वारा उत्प्रेरित होता है — लेकिन विशिष्ट अणु, रंग और जैविक उद्देश्य एक वंश से दूसरे में भिन्न होते हैं, NOAA और प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय द्वारा पहचानी गई इस विशेषता के कई अलग-अलग मूल को प्रतिबिंबित करते हैं।