Ateş böcekleri neden ışık üretir? Nasıl gerçekleşir?

ATEŞ BÖCEKLERİ NEDEN IŞIK ÜRETİR?

İki bini aşkın türü bulunan ateş böcekleri iletişim ve eş bulma amacıyla biyolojik yollarla ışık üretiyor (biyolüminesans) ve bu sırada çevreye yeşil, sarı ve kırmızının tonlarında ışık saçıyorlar.

Ateş böcekleri ile diğer bazı canlı türlerinde tamamen aynı kimyasallar tepkimeye girmesine rağmen farklı renklerde ışık saçılması bilim insanlarının uzun zamandır akıllarını kurcalıyordu.

IŞIK NASIL ÜRETİLİYOR?

Işığın üretilmesi ve farklı renk tonlarına bürünmesi lüsiferaz adlı enzimin farklı biçimleriyle mümkün oluyor.

TEPKİME ZİNCİRİ

Lüsiferaz güdümünde gerçekleşen tepkime zincirinde lüsiferin, magnezyum iyonları, adenozin trifosfat (ATP) ve oksijen molekülleri de yer alıyor. Tepkimede açığa çıkan ara ürünlerden oksilüsiferin adlı bileşikte bulunan uyarılmış hâldeki elektronların başlangıç durumuna dönerken enerji kaybetmesi ışık üretimiyle sonuçlanıyor.

OYUKLARDA ÜRETİLEN IŞIK NEDİR?

Bilim insanlarının bu konuda yürüttüğü ilk araştırmalar, biyolüminesans renklerindeki çeşitliliğin lüsiferaz proteinindeki bir katlanmadan dolayı ortaya çıkan oyuğun büyüklüğünden kaynaklandığını gösterdi. Büyük oyuklarda gerçekleşen tepkimelerde yaşanan enerji kaybı ölçümleri, küçük oyuklardakine kıyasla daha fazla idi. Diğer bir deyişle, büyük oyuklarda üretilen ışık düşük enerjili kırmızıya yakın tonlarda iken, küçük oyuklarda görece daha yüksek enerjili sarı ve yeşile doğru kayıyordu. Ancak sürecin kimyasal basamakları henüz tam olarak aydınlatılamamıştı.

ATEŞ BÖCEKLERİNDE IŞIK RENGİ FARKLILIKLARI

Devam eden süreçte Japon genji-botaru türü ateş böceği (Luciola cruciata) üzerinde yapılan deneyler ışık rengi farklılığına yeni bir yaklaşım sundu. Lüsiferaz proteinindeki oyuğun boyutuna ek olarak, oyuktaki kısmi elektrik yük dağılımları (polarite) da incelendi.

Araştırmacılar, ortamdaki elektriksel etkileşimi değiştiren etmenler üzerine odaklandı ve lüsiferaz proteini oyuğundaki kalıntılar ile su molekülü sayısındaki değişimin bu noktada etkili olduğunu kanıtladı.

AMİNO ASİT KALINTISI NEDİR?

Proteinleri meydana getiren aminoasitler reaksiyonla birleşirken ana zincir dışında kalan birimlerine amino asit kalıntısı adı verilir.

HİDROJEN BAĞLARI VE MUTASYONLARININ IŞIK ÜRETİMİNE ETKİSİ

Kalıntılarla su molekülleri arasındaki hidrojen bağı ağının yol açtığı bu elektriksel kutuplaşmaların lüsiferinle girilen tepkimeyi etkilediği ve farklı dalga boylarında ışık üretildiği böylece gösterildi. Ayrıca, amino asit kalıntılarında meydana gelen mutasyonların da hidrojen bağı ağını değiştirmeside ek bir faktör olarak tespit edildi.

ÇEVRESEL FAKTÖRLERİN IŞIK RENK DEĞİŞİMİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Renk farklılığını anlamaya çalışan en güncel araştırmalar, yukarıda bahsi geçen değişkenlere ek olarak ortamdaki asitlik, ağır metal miktarı ve sıcaklık artışının da etkin olduğunu gösteriyor. Deney ortamındaki bu ek değişkenler, lüsiferaz proteinin içerisinde lüsiferin bileşiğinin kimyasal değişikliğe uğratıldığı aktif reaksiyon bölgesini daha açık hâle getiriyor. Bu yüzden bölgeye gelen su molekülü sayısı artarak üretilen ışığın renginin yeşilden kırmızıya kaymasına yol açıyor.