ホタルはどのように光りますか?

Jan 19 2001
ちらつきのホタルが夏の夜に光るとき、彼らは自慢していません–彼らはお互いに話しているのです。これらの昆虫はどのようにして腹部を輝かせますか?
大豆植物のホタル(Photinus pyralis)、クローズアップ昆虫と生物多様性の写真をもっと見る。

ホタル稲妻は体内を明るくします。このプロセスは生物発光と呼ばれ、他の多くの生物、主に海に生息する生物や海洋生物によって共有されています。ホタルが光り、仲間を引き付けます。これを行うために、ホタルは腹部に光を発する特殊な細胞を含んでいます。

細胞が含まれていると呼ばれる化学ルシフェリンをして作る酵素と呼ばれるルシフェラーゼを。光を作るために、ルシフェリンは酸素と結合してオキシルシフェリンと呼ばれる不活性な分子を形成します。ルシフェラーゼは反応を加速します。これは2つのステップで発生します。

  1. ルシフェリンは、すべての細胞に見られるアデノシン三リン酸(ATP)と結合して、ルシフェラーゼ酵素の表面にルシフェリルアデニル酸とピロリン酸(PP i)を形成します。ルシフェリルアデニル酸は酵素に結合したままです:ルシフェリン+ ATP ------------->ルシフェリルアデニル酸+ PP i
  2. ルシフェリルアデニル酸は酸素と結合してオキシルシフェリンとアデノシン一リン酸(AMP)を形成します。光が放たれ、オキシルシフェリンとAMPが酵素の表面から放出されます:ルシフェリルアデニル酸+ O 2 ------------->オキシルシフェリン+ AMP +

放出される波長は510から670ナノメートルの間です(淡黄色から赤みがかった緑色)。光を作る細胞には尿酸の結晶もあり、腹部から光を反射するのに役立ちます。最後に、酸素は腹部気管と呼ばれる腹部のチューブを介して細胞に供給されます。光のオンオフ切り替えが神経細胞によって制御されているのか、酸素供給によって制御されているのかは不明です。

ルシフェリン-ルシフェラーゼ化学反応は、細胞内およびさまざまな化学反応によって生成されるATPの量を測定するために長年使用されてきました。最近、ルシフェラーゼ酵素の遺伝子(タンパク質をコードするDNAのセクション)が単離され、他の生物の遺伝子に配置され、他の遺伝子の合成および/または発現を追跡するために使用されました(すなわち、レポーター遺伝子として使用されます) 。