Nếu bạn đã từng nhìn thấy một con đom đóm thắp sáng bầu trời buổi tối thì bạn đã chứng kiến hiện tượng phát quang sinh học. Động vật phát sáng là khả năng các động vật phát sáng sống tự tạo ra ánh sáng bằng phản ứng hóa học. Trên đất liền, hiện tượng phát quang sinh học rất hiếm – chỉ xảy ra ở đom đóm, một số loại nấm, giun phát sáng và một số sinh vật khác.
Phát sáng sinh học là gì?
Phát quang sinh học là một hiện tượng tự nhiên, trong đó các sinh vật tạo ra và phát ra ánh sáng thông qua các phản ứng hóa học, năng lượng hóa học được chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng. Ví dụ như việc đom đóm lấp lánh trong đêm là do phản ứng hóa học diễn ra trong phần bụng phát sáng của chúng.
Các phản ứng này thường xảy ra do sự tương tác giữa enzyme luciferase và sắc tố luciferin. Năng lượng được tiêu thụ trong quá trình này, và phản ứng có thể diễn ra cả bên trong và bên ngoài tế bào. Một số sinh vật sản xuất luciferase để tăng tốc độ của phản ứng, trong khi một số khác kết hợp luciferin với oxy trong photoprotein, phát ra ánh sáng khi có một ion cụ thể hiện diện.
Động vật phát sáng như thế nào?
Chúng có thể được tìm thấy ở nhiều môi trường, từ gần bờ biển đến vùng biển sâu hơn, từ bề mặt nước đến đáy biển. Một số loài tảo như tảo hai roi nở hoa cũng có khả năng phát quang sinh học, tạo ra một biển đại dương lấp lánh vào ban đêm và một màu nâu đỏ đặc trưng vào ban ngày.
Tại sao các động vật phát sáng?
Ở những vùng biển sâu, nơi ánh sáng mặt trời không thể xuyên qua, các loài sinh vật biển sâu đã phát triển khả năng sử dụng ánh sáng đó để có lợi ích trong cuộc sống của chúng. Các sinh vật này có thể bật và tắt ánh sáng phát ra từ cơ thể của mình để thực hiện nhiều chiến lược tấn công và phòng thủ khác nhau, từ tránh kẻ săn mồi đến tìm kiếm thức ăn tiếp theo – hoặc thậm chí là tìm bạn đời.
Trong việc tự bảo vệ
Các sinh vật biển sâu sử dụng khả năng phát sáng sinh học của mình để ngăn chặn hoặc trốn tránh kẻ săn mồi theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, mực ma cà rồng không chỉ thải ra một đám mây chất lỏng phát sáng mà còn tạo ra sự mơ hồ khiến kẻ săn mồi bối rối khi nó cố gắng săn mồi. Trong khi đó, những loài sâu bướm như mực bạch tuộc sử dụng ánh sáng phát sáng như một loại màn khói để trốn thoát khỏi sự săn lùng của kẻ săn mồi.
Trong việc ngụy trang
Sinh vật biển sâu sống trong môi trường có ánh sáng xanh mờ từ trên cao chiếu xuống. Để tránh bị phát hiện, một số loài sử dụng khả năng phát sáng của mình làm phương tiện che giấu. Cá nở, ví dụ, có các cơ quan phát sáng xếp thành hàng dọc theo bụng giúp chúng tránh bị phát hiện – một chiến lược gọi là phản chiếu sáng. Các cơ quan này tỏa ra ánh sáng xanh nhạt phù hợp với ánh sáng ban ngày từ trên cao chiếu xuống, giúp che giấu chúng khỏi kẻ săn mồi.
Trong việc tìm kiếm thức ăn
Thức ăn có thể rất hiếm ở vùng biển sâu. Thay vì tốn nhiều năng lượng để săn mồi, nhiều loài sử dụng ánh sáng phát sáng để thu hút con mồi đến gần. Họ tiếp cận nó và đặt mình trong tầm tấn công. Một số loài như cá câu câu cá sử dụng khả năng phát sáng của mình để thu hút con mồi và tấn công chúng.
Trong việc tìm bạn đời
Một số loài cá biển sâu sử dụng khả năng phát sáng để giúp chúng tìm bạn đời. Cá đèn lồng, ví dụ, có kiểu phát sáng khác nhau ở hai giới. Chúng sử dụng ánh sáng này để chọn ra bạn đời trong bóng tối hoặc để ra hiệu cho loài cá khác biết rằng chúng đã sẵn sàng giao phối.
Một số loài động vật phát sáng sinh học
Cá rồng đen là loài cá không có vảy và trông rất quái dị. Chúng được tìm thấy sống sâu dưới biển và sở hữu các cơ quan đặc biệt, các tế bào quang điện được biết là tạo ra ánh sáng. Các cấu trúc cơ quan được tìm thấy ở dạng nhỏ nhất dọc theo cơ thể trong khi các tế bào cảm quang lớn hơn nằm ngay dưới mắt được bao bọc trong một hình dạng lủng lẳng bên dưới râu. Ngoài việc tạo ra màu xanh lam truyền thống, chúng còn có khả năng tạo ra ánh sáng đỏ giúp chúng tìm thấy con mồi trong bóng tối.
Đom đóm – Đom đóm sở hữu cấu trúc tạo ra ánh sáng nằm ở bụng của chúng. Ánh sáng được tạo ra khi chất hóa học luciferin phản ứng với oxy với sự có mặt của ATP. Enzyme chịu trách nhiệm cho sự phát quang sinh học. Nó phục vụ khá nhiều mục đích, chẳng hạn như ở ruồi đom đóm trưởng thành, phát quang sinh học được sử dụng để thu hút bạn tình và thu hút con mồi.
Kiểu ánh sáng nhấp nháy rất hữu ích trong việc xác định các thành viên khác nhau thuộc cùng một loài và cũng để phân biệt giữa đom đóm đực và cái. Trong phiên bản ấu trùng của đom đóm, nó được sử dụng như một lời cảnh báo cho những kẻ săn mồi không tiêu thụ chúng vì chúng có chứa các yếu tố độc hại.
