สิ่งมีชีวิตที่เรืองแสงได้

[ขยายดูภาพใหญ่ ]

เราจะลองพิจารณาเปรียบเทียบสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ตามลำดับขั้นวิวัฒนาการ เริ่มจากพวกที่มีวิวัฒนาการน้อยกว่า จนถึงพวกที่มีวิวัฒนากา รขั้นสูงสุด คือ ตั้งแต่สัตว์พวกเซลล์เดียวขึ้นมาถึงสัตว์ชั้นสูง สิ่งที่มีชีวิตเซลล์เดียวสามารถเปล่งแสงสีได้ สีของแสงที่เปล่งออกมานั้นอาจเปลี่ยนได้ตามสภาพแวดล้อม เช่น นอคติลูคา (n octiluca) ชนิดต่าง ๆ ตามปกติจะเปล่งแสงสีแดงจนทำให้ผิวทะเลที่มีสิ่งมีชีวิตนี้อาศัยอยู่อย่างหนาแน่นเป็นสีแดงเต็มไปหมด แต่ในเวลากลา งคืน ถ้ามีคลื่นมารบกวนมาก นอคติลูคาจะเปล่งแสงเป็นสีน้ำเงินแทนสีแดง นอกจากนี้ บัคเตรีซึ่งก็เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์ เดียวจะผลิตแสงสีน้ำเงินหรือน้ำเงินเขียว และตราบใดที่สภาพแวดล้อมเหมาะสมกับปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ของมัน แสงที่ เรืองนั้นจะต่อเนื่องกันโดยไม่ห ยุด ในสัตว์พวกแมลงที่เรืองแสง หิ่งห้อยหลายชนิด เช่น โฟทูริส ไพราลิส (Photurispyralis) และ พี. เพนซิลวานิคัส (P. Pennsylvancius) เป็นแมลงที่พบ ทั่วไปทั้งในยุโรป เอเซีย และ อเมริกา มีการผลิตแสงสีเขียวเหลืองตรงปลายท้อง และมีการเปล่งแ สงเป็นจังหวะ ตัวผู้ในฝูงเดียวกันจะเปล่งแสงเป็นจังหวะพร้อมกัน หิ่งห้อยต่างชนิดจะมีจังหวะแตกต่างกัน ส่วนตัวเมียปกติจะ ไม่เปล่งแสงก่อน แต่จะเปล่งแสงตอบต่อเมื่อได้รับแสงจากตัวผู้ชนิดเดียวกัน เป็นการบอกทิศทางให้ตัวผู้บินตามมา สัตว์ทะเลกลุ่มหอยได้แก่ หอยสองกาบ โฟลาส แดคติลุส (Pholas dactylus) ซึ่งเป็นสัตว์ที่ใกล้เคียงกับหอยมาก สัตว์สองชนิดนี้เป็น ตัวอย่างของสัตว์ทะเลขนาดใหญ่ที่เรืองแสงขณะเคลื่อนไหวปรากฏเห็นได้ชัดเจน ในสัตว์ทะเลชั้นสูงจำพวกที่มีกระดูกสันหลังนั้น การเรืองแสงปรากฏเฉพาะในพวกปลา โดยเฉพาะปลาน้ำลึก ซึ่งแต่ละชนิดมีลวดลายบริเวณเรืองแสงบนลำตัวต่างกัน ในทะเลที่แสงแดดส่องไม่ถึง มันจะจำศัตรูหรือเพื่อนชนิดเดียวได้ในที่มืดโดย ทราบจากลวดลายการเรืองแสงบ นลำตัวปลาบางชนิดมีอวัยวะเรืองแสงลักษณะคล้ายคันเบ็ดที่ห้อยหัวลงมา เหนือบริเวณปาก ปลายสายเบ็ดนี้มีแสงเรืองล่อปลาขนาดเล็ก หรือสัตว์ทะเลอื่น ๆ ให้เข้ามาใกล้ ปลาที่มีการเรืองแสงตามบริเวณต่าง ๆ เหล่านี้ส่วนมากมิได้มีเซลล์ของตนเองที่ผลิตแสงได้ดังสัตว์อื่น ที่กล่าวข้างต้น การเรืองแสงเกิดจากเซลล์ของบัคเตรีที่มาอาศัยอยู่เป็นประจำในบริเวณเหล่านั้นซึ่งประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่ เจริญเป็นพิเศษ เพื่อการรองรับบัคเตรีเหล่านี้ เช่น โฟโตเบลฟารอน (Photoblepharon)

ปฏิกิริยาการเรืองแสงในสิ่งมีชีวิต
[ขยายดูภาพใหญ่ ]	ในบรรดาสิ่งมีชีวิตที่เรืองแสงชนิดต่าง ๆ ดังกล่าวข้างต้น สิ่งที่มีผู้ พยายามศึกษาปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เป็นชนิดแรกคือหอยสองกาบ โฟลาส แดคติลุส (Pholas dactylus) ผู้ทดลองนำมาสกัดในน้ำเย็น สารละ ลายที่ได้จากการสกัดจะเรืองแสงอยู่ชั่วครู่แล้วก็หยุดแต่สารละลายที่ได้จาก การสกัดด้วยน้ำร้อนจะไม่เรืองแสง แต่เมื่อตั้งทิ้งไว้ให้เย็นและนำไปผสม กับสารละลายแรกที่ดับแล้ว จะกลับมีการเรืองแสงขึ้นมาใหม่

กลไกควบคุมการเรืองแสง

[ขยายดูภาพใหญ่ ]

เมื่อเปรียบเทียบปฏิกิริยาการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต (bioluminescence) ดังกล่าวข้างต้นกับการเรืองแสงในระบบสิ่งไร้ชีวิต (phosphorescence หรือ fl uorescence) แล้ว ข้อแตกต่างสำคัญก็ คือ การเรืองแสงในระบบสิ่งไร้ชีวิตเป็นผลของการเปลี่ยนแปลงความร้อนหรือกร ะแสไฟฟ้าหรือการสั่นสะเทือนของอณู ส่วนการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตเป็นผลจากปฏิกิริยาชีวเคมีภายในเซลล์มีการผลิตแสงที่ไม่มีพลังงานความร้อน และสีที่ปรากฏพบในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว จะเป็นแสงในช่วงคลื่นตั้งแต่ประมาร 0.000048-0.000050 ซม. (น้ำเง ินหรือน้ำเงินปน เขียว) ถึงประมาณ 0.0000565 ซม. (เขียวปนเปลือง) เช่นในหิ่งห้อย จนกระทั่งถึง 0.0000614 ซม. (แดง) ในพวกหนอนรถไฟ เป็นต้น ถึงแม้การเรืองแสงในสิ่งมีชีวิต ต่าง ๆ จะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมต่างกัน มีผลลัพธ์แตกต่างกันมากมายในแง่ของ สี แสง ตำแหน่ง ช่วง เวลา และจังหวะการเรืองแสงแต่การเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเป็นปฏิกิริยาชีวเคมีทั้งหลายภายในเซลล์ที่มีชีวิตมีผล สำคัญ คือ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารในเซลล์ และการหมุนเวียนพลังงาน ในปฏิกิริยาการเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต เอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง ค ือ ลู ซิเฟอรัส จะทำปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงสารลูซิเฟอริน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่ต้องการก๊าซออกซิเจนไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแบบปฏิกิริยา การเผาไหม้ภายในเซลล์ ต่างกันที่พลังงานที่ผลิตขึ้นในกรณีนี้เป็นพลังงานแสง ผลจากการเปรียบเทียบสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่มีการเรืองแสง ปรากฏว่าปรากฏการณ์การเรืองแสงนี้มีในสิ่งมีชีวิตทุกลำดับข ั้นวิวัฒนาการ ตั้งแต่จุลินทรีย์ต่าง ๆ ที่มีเซลล์เดียวขึ้นมาถึงพวกที่มีกระดูกสันหลัง และในทุกชนิดพบว่าเป็นปฏิกิริยาชีวเคมีแบบเดียว กัน คือ เป็นปฏิกิริยาที่ต้องใช้ออกซิเจนไปทำปฏิกิริยากับสารในเซลล์ โดยความควบคุมของเอนไซม์และปล่อยพลังงานออกมาในรูปของ แสง การวิวัฒนาการเกิดขบวนการเรืองแสงนี้จึงสันนิษฐานว่าเป็นขบวนการที่เกิดในระยะแรกเริ่มของโลก โดยเฉพาะในยุคที่โลก นี้เริ่มมีก ารผลิตออกซิเจนโดยขบวนการสังเคราะห์แสงของพืชสีเขียว และเป็นขบวนการที่เกิดระยะเดียวกับที่มีการเกิดการหายใจโดยใช้ออกซิเจน การผลิตแสงเป็นการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตบางอย่างที่รอดตายจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติและอยู่มาได้จนถึงป ัจจุบัน เป็นการปรับตัวแบบหนึ่งที่ส ่งเสริมการสืบพันธุ์ และการรอดตายจากศัตรู