Je hebt misschien wel eens foto's gezien van blauwe, gloeiende stranden onder een donkere hemel. Deze gloed wordt bioluminescentie genoemd. Het wordt uitgezonden door kleine organismen, bioluminescente algen genaamd, die in het water leven.
Bioluminescente algen zijn gloeiende algen die wereldwijd in oceanen voorkomen. Ze verschijnen als flitsen van blauwgroen licht bij verstoring van het water waarin ze leven.
Dit is alles wat je moet weten over bioluminescente algen en waarom ze oplichten.
Wat is bioluminescentie?
Bioluminescentie is een vorm van chemiluminescentie: dat is een chemische reactie die licht produceert. Bioluminescentie treedt op wanneer een chemische reactie in een levend organisme als bijproduct licht produceert. Hierdoor ontstaat een gloeiend of fonkelend effect.
Het is een soort mechanisme dat wordt waargenomen bij zeedieren zoals algen of inktvissen. Het helpt sommige dieren voedsel aan te trekken om te overleven.
Het staat bekend als "koud licht" omdat het blauwachtig lijkt en weinig warmte afgeeft. Bioluminescente mariene organismen zoals vissen, bacteriën, kwallen en algen komen voor in de oceaanwateren. Bioluminescente organismen zoals vuurvliegjes en bepaalde schimmels komen voor op het land.
Bij de chemische reactie die bioluminescentie veroorzaakt zijn de chemische stoffen luciferine en luciferase betrokken. Sommige bioluminescente organismen produceren deze chemicaliën zelf, terwijl andere ze via hun voedsel binnenkrijgen.
Luciferine is een complexe stof die licht produceert. Luciferase is een enzym of een chemische stof die een reactie versnelt. Het laat zuurstofmoleculen binden aan luciferine. Deze reactie heet oxidatie. Zodra luciferine zich bindt aan zuurstof, produceert het oxyluciferine en zendt het energie uit in de vorm van licht. De kleur en intensiteit van het licht variëren, afhankelijk van hoe de luciferinemoleculen in een organisme zijn gerangschikt en van het type luciferase-enzym.
Sommige organismen hebben chemische stoffen, fotoproteïnen genaamd, die zich verbinden met luciferine en zuurstof. Zij hebben geen luciferase nodig om licht te geven als bijproduct. In plaats daarvan produceren ze licht als ze in contact komen met calcium ionen.
Bioluminescentie moet niet verward worden met fluorescentie. Fluorescentie treedt op in de aanwezigheid van een stimulerend licht, dat wordt geabsorbeerd en vervolgens langdurig wordt uitgezonden.
Wat zijn bioluminescente algen?
Bioluminescente algen zijn kleine zeealgen die een blauwgroen licht produceren. Het zijn eencellige organismen. Dinoflagellaten zijn de meest voorkomende soort bioluminescente algen die aan het oppervlak van de oceaan groeien. Noctiluca scintillans, ook bekend als zeevonk, is zo'n bioluminescent dinoflagellaat.
Waarom gloeien bioluminescente algen?
Bioluminescente algen produceren luciferine en luciferase. Luciferase in dinoflagellaten is vergelijkbaar met de groene plantaardige stof chlorofyl. De chemische reactie tussen luciferine en luciferase wordt op gang gebracht wanneer de bioluminescente algen worden verstoord door beweging of veranderingen in de omgeving.
Bij dinoflagellaten zijn het luciferase-enzym en het luciferinemolecuul aanwezig in een ronde structuur die scintillon wordt genoemd. Een verstoring of verandering in het milieu leidt tot stress op het omhulsel of buitenmembraan van de dinoflagellate cel, waardoor bepaalde reacties in de cel worden gestimuleerd. Dit veroorzaakt veranderingen in het scintillon, waardoor het zuurder wordt.
Deze veranderingen activeren het luciferase-enzym en versnellen de binding van luciferine aan zuurstof. De chemische reactie produceert oxyluciferine en genereert licht als bijproduct.
Bioluminescente algen gloeien voor een korte tijd wanneer ze worden verstoord. Veranderingen in de omgeving, zoals een afname van de zoutheid van het water, kunnen bioluminescente algen echter dwingen om continu te gloeien.
In dat geval zien ze eruit als fonkelende blauwe of groene vlekken in de donkere oceaan.
Zijn bioluminescente algen schadelijk?
Bioluminescente algen zien er betoverend uit tegen een achtergrond van donker water. Kijken naar bioluminescentie kan een prachtige ervaring zijn. Het kan echter een waarschuwing zijn, want veel bioluminescente dinoflagellaten zijn giftig.
Ze kunnen giftig zijn voor vissen die in hun buurt zwemmen. Als u in contact komt met dergelijke bioluminescente algen, kunnen ze ook schadelijk voor u zijn. Sommige soorten, zoals de zeevonk, zijn niet erg giftig, maar kunnen toch onaangename bijwerkingen hebben.
Er zijn ook aanwijzingen dat bioluminescentie een teken kan zijn van veranderingen in het milieu, zoals vervuiling en opwarming van de aarde. Milieuveranderingen kunnen leiden tot een laag zuurstofgehalte en hoge stikstof- en fosforgehaltes in het water. Giftige dinoflagellaten hebben de neiging om zich in dergelijke omstandigheden snel voort te planten en te groeien, wat leidt tot een schadelijke algenbloei. Dit kan verder leiden tot een fenomeen dat "rode vloed" wordt genoemd. Miljoenen overwoekerde giftige algen veranderen de kleur van het water in rood bij daglicht en doen het 's nachts schitteren.
Tijdens rode vloed worden zeedieren zoals vissen of garnalen die algen eten ook giftig omdat de gifstoffen van dinoflagellaten zich in hun lichaam ophopen. Als u in contact komt met de algen of deze giftige zeedieren eet, kunt u bijwerkingen krijgen zoals darmproblemen of voedselvergiftiging. Sommige dinoflagellaten produceren neurotoxines, die uw hersenfunctie en geheugen kunnen aantasten.
Is het veilig om te zwemmen in lichtgevend water?
Sommige bioluminescente algen produceren gifstoffen die schadelijk zijn voor zeedieren, mensen en alles wat ermee in contact komt, dus het is niet veilig om de algen aan te raken of in bioluminescent water te zwemmen. U kunt zeekusten met bioluminescente algen bezoeken, maar u kunt het beste contact met de algen vermijden en de gloed van een veilige afstand bekijken.
Waar komen bioluminescente algen voor?
Bioluminescente algen bloeien tijdens de zomermaanden in de wateren langs het Amerikaanse vasteland. Ze verzamelen zich vaak in warmwater lagunes of baaien met smalle openingen. Dit voorkomt dat de algen ontsnappen naar de open zee. s Nachts ziet de hele lagune er fonkelend en verlicht uit.
Bioluminescentie is niet te zien bij daglicht. Als je het met het blote oog probeert te zien, kan het vaag zijn, vooral als er licht in de buurt is. Op een donker strand tijdens een maanloze nacht kun je bioluminescentie van dinoflagellaten zien in golven die op de kust breken. Als ze op de kust aanspoelen, kun je er een paar zien als je langs het strand loopt. Je kunt ze ook zien in het kielzog van een boot of als een vorm in het water.
Lopend onderzoek
Wetenschappers bestuderen het gebruik van bioluminescente algen in de architectuur. Omdat deze algen licht kunnen produceren, kunnen ze worden gebruikt als duurzame, milieuvriendelijke lichtbron. Het gebruik ervan kan de behoefte aan elektriciteit, die wordt aangedreven door fossiele brandstoffen, elimineren en helpen de planeet te beschermen.
Daarnaast proberen ontwerpers van mens-computerinteractie te bestuderen en te begrijpen hoe biologische wezens de digitale communicatie kunnen verbeteren. Bioluminescente algen zijn als kleine, zelfvoorzienende computers, en zij stellen wetenschappers in staat te bestuderen hoe zij informatie verwerken en met hun omgeving interageren. Dit kan helpen om nieuwe en unieke digitale systemen voor menselijk gemak te creëren.
