Noen organismer har evnen til bioluminescens, som betyr at de sender ut synlig lys. Fenomenet kan observeres hos dyr som fisk, akkar (en type blekksprut), insekter, bløtdyr, leddormer og også hos bakterier. I noen tilfeller, for eksempel hos ildfluer, blir lyset produsert i dyrets eget vev, men både hos fisk og akkar er det bakterier som lever i symbiose med fisken eller akkaren som produserer lyset.
Blekkspruten Euprymna scolopes lever i dype havstrøk og takket være symbiosen med Allivibrio fischeri lyser den. Av Luca Vaime/Shutterstock.
Begrenset gjenbruk
lysende bakterier
Photobacterium phosphoreum kalles også Vibrio phosphoreum. Det er en gramnegativ bakterie som lever i symbiose med en rekke marine organismer. Ved hjelp av enzymet luciferase, som katalyserer en reaksjon mellom oksygen og luciferin, kan bakterien sende ut lys.
Et glass med en løsning av den lysende bakteriern Photobacterium phosphoreum
Av
KPWangkanont/Shutterstock.
Lisens:
Begrenset gjenbruk
Miljø for luminescens
Photobacterium phosphoreum vokser i en agarskål
Av
KPWangkanont/Shutterstock.
Lisens:
Begrenset gjenbruk
Det er enkelt å få tak i lysende bakterier fra død fisk. Hvis fisken legges i et kar med litt saltvann og oppbevares ved 10℃ til 15℃ noen dager, vil man i et mørkt rom ganske sikkert kunne se lysende bakterier på overflaten av fisken.
Bakterier som produserer lys, lysende bakterier, finner vi hos slektene Photobacterium, Allivibrio og Vibrio. De er vanlige i marine miljøer hvor de lever fritt i vannet eller for eksempel på overflaten av levende eller død fisk. Noen fisker og blekkspruter har egne, spesielle lysorganer hvor bakteriene vokser og produserer lys. Symbiosen mellom akkar og bakterien Allivibrio fischeri har vært godt undersøkt. Lyset som bakteriene sender ut, sendes nedover i vannet og likner på måneskinn. Dette gjør at akkaren unngår å bli sett av rovdyr i vannet under.
Hos fisk kan lyset virke ved å tiltrekke bytte for fisken. Bakteriene på sin side har fordel av samlivet ved at de får næring og dessuten fraktes omkring sammen med dyret.
Bioluminescens er styrt av flere gener
Lysende bakterier er fakultativt aerobe, men fordi oksygen inngår i selve lysreaksjonen, produserer de bare lys i nærvær av oksygen. Andre molekyler som er nødvendige for å få bioluminescens er redusert flavinmononukleotid, FMNH2, samt et langkjedet fettsyrealdehyd, RCHO. Reaksjonen er avhengig av enzymet luciferase som katalyserer overføringen av elektroner direkte fra FMNH2 til O2:
FMNH2 + O2 + RCHO = FMN + RCOOH + H2O + lys
Bioluminescens er avhengig av lux-genene, lux-GEBADCI som ligger samlet på en egen lux-operon, på kromosomet hos lysende bakterier. Genene luxA og luxB koder for subenhetene i enzymet luciferase mens de andre koder for reguleringsfaktorer. Litt utenfor selve operonet ligger luxR som koder for en viktig aktivator.
Bakteriene kommuniserer og lyser bare når de er mange sammen
Lysende bakterier lyser ikke hele tiden, lyset blir «skrudd på» bare når konsentrasjonen av bakterier kommer over et bestemt nivå. Dette fenomenet kalles quorum-sansing (quorum er et beslutningsdyktig flertall) og styres av bestemte signalmolekyler. Populasjonen av bakterier må altså nå en viss størrelse før lux-genene blir aktivert og det produseres lys.
Signalmolekylet er acyl-homoserin laktyl og er avhengig av genet luxI for å bli produsert. Det produseres hele tiden i små mengder og diffunderer lett ut og inn av cellene. Bare når acyl-homoserin laktyl når en bestemt konsentrasjon påvirker det luxR, som i sin tur aktiverer de andre lux-genene slik at bakteriene lyser.
Først når populasjonen når en viss størrelse, er det fordelaktig at bakteriene lyser. Bare noen få bakterier ville ikke gi mye lys.
Quorum-sansing ble først oppdaget i 1970 hos den lysende bakterien Allivibrio fischeri, men senere har det vist seg at mange andre bakterier har reguleringssystemer som er populasjonsavhengige og hvor enkeltceller kommuniserer med hverandre via signalmolekyler på denne måten. Toksiner og ekstracellulære enzymer er eksempler på stoffer som bakteriene bare produserer når tettheten av bakterier er høy. Først da er den biologiske virkningen stor nok til at det er en fordel for bakterien.
Les mer i Store norske leksikon
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.