Биолюминесценция

Свечение живых существ

Мартин Тампьер
Перевод: Андрей Ткаченко, Алексей Калько (creationist.in.ua)
Переведено с разрешения creation.com

Присоединяйтесь к нам на Facebook!

Нажмите «Нравится», чтобы первыми узнавать о новых статьях

Photo via Good Free Photos

Многие организмы способны излучать свет благодаря химическому процессу. Это явление, называемое биолюминесценцией, наблюдается у разнообразных организмов: насекомых, сороконожек и многоножек, улиток, дождевых червей, иглокожих, грибов, рыб, кальмаров, и даже у некоторых микроорганизмов.

Механизм

Биолюминесценция требует наличия светоизлучающего пигмента под названием люциферин; а катализатором химической реакции преобразования энергии в свет, является фермент люцифераза (от латинского lucifer (люцифер) – «несущий свет»). Иногда биолюминесценция называется «холодным светом», потому что эффективность, с которой этот процесс превращает химическую энергию в свет, не расходуя её в виде тепла, весьма высока – около 40%,1 то есть примерно в 20 раз выше чем у лампы накаливания и даже выше чем в лучших люминесцентных и светодиодных лампах.

Одни только морские организмы демонстрируют более четырёх типов люциферина. Многие из них излучают синий свет, который распространяется в воде дальше чем, например, зелёный свет светлячков. Структура применяемого фермента варьируется у разных видов даже в пределах одного типа, и вариации имеют мало общего друг с другом.2 Такое отсутствие сходства делает невозможным предположение об общем эволюционном происхождении биолюминесценции. Поэтому считается, что биолюминесценция возникала не менее 40–50 раз в эволюционной истории.2

© Paul Yancey, used with permission

Малакосты – небольшие глубоководные рыбки из отряда иглоротых, у которой есть два типа органов свечения, один из которых излучает сине-зелёный, а другой – красный свет. Красный свет производится в два этапа: изначально биолюминесцентный свет возбуждает светочувствительный белок, который, в свою очередь, испускает красный свет. Затем свет проходит через коричневый фильтр, что делает цвет ещё более интенсивным. Также эти рыбы являются одними из немногих обитателей океана, которые способны видеть красный свет.


Некоторые биолюминесцентные существа могут светиться лишь с помощью других организмов, излучающих свет вместо них. Несколько родов кальмаров используют бактерии, чтобы производить свет, что является примером симбиоза — взаимовыгодного сосуществования. Кальмары каким-то образом контролируют производительность бактерий и штаммов, отбраковывая тех, которые производят недостаточно света, но сам этот механизм ещё неизучен. У некоторых из этих кальмаров присутствие бактерий вызывает развитие светоизлучающего органа.

Остальные же виды кальмаров излучают свет самостоятельно, используя люциферин вместе с ферментом люциферазой собственного производства.2 Такое различие в пределах одной группы с трудом поддается эволюционному объяснению.

Некоторые океанические хищники (например, некоторые рыбы) являются биолюминесцентными, но неспособны производить люциферин самостоятельно. У них есть все необходимые органы и ферменты, но они должны получать люциферин, питаясь морскими организмами, в которые его производят, но сами зачастую не способны самостоятельно его использовать или излучать свет!

Назначение

Биолюминесценция имеет много применений: спаривание, отпугивание хищников, привлечение добычи и коммуникация. В некоторых случаях её функция неизвестна.

lalalfdfa [CC-BY-SA-3.0], via wikimedia.org

Светящиеся грибы (Mycena chlorophos)


Эволюционисты должны предполагать, что все функции, которые они наблюдают, должны каким-то образом способствовать (или способствовали в прошлом) выживанию. Поэтому биолюминесценция у некоторых грибов является загадкой. Только три рода грибов светятся (роды Omphalotus, Armillaria и Mycenoid), и интенсивность излучаемого ими света, варьируется от вида к виду.3 Хотя некоторые грибы, по всей видимости, своим свечением привлекают насекомых, которые распространяют их споры,4 у других видов, похоже, это не так. Видам, у которых светится волокнистый, питательный мицелий (не спороносные части), насекомые могут даже принести больше вреда, чем пользы, поедая эти части. Но как бы там ни было, Бог может добавить определенные функции в творение лишь с эстетической целью, или для демонстрации Своей креативности.5

Интересно, что некоторые существа используют биолюминесценцию для контр-подсветки. Чтобы замаскировать свою тень от света, падающего сверху, некоторые морские организмы используют биолюминесценцию на своих брюхах, чтобы всегда соответствовать постоянно изменяющимся интенсивности света и цвету. Эволюционисты не могут объяснить, как такие сложные функции могли развиваться постепенно. Незавершённый, неэффективный или ненадёжный механизм-предшественник обеспечивал бы плохую защиту от хищников. Это вероятно даже привело бы к более лёгкому обнаружению существа (например, светящегося ночью, прежде чем развился механизм для эффективного снижения уровня света, или светящегося неправильным цветом, что делало бы животное более заметным).

Art farmer from Evansville Indiana, USA (firefly w/ glow)
[CC BY-SA 2.0 ], via Wikimedia Commons

Светлячок (Photinus Pyralis)


Наиболее известные биолюминесцентные существа – это светлячки (Lampyridae). Эти жуки используют специфические световые импульсы для общения и обнаружения своих товарищей. Задержка между последней вспышкой самца и началом ответа самки имеет чётко заданную длину, которая отличается для каждого вида, таким образом, ухаживание прекращается, когда этот период времени не совпадает.6 Некоторые самки светлячков могут имитировать последовательность мерцания других видов светлячков и тем самым привлекают самцов этих видов, чтобы охотиться на них!7 Иногда они координируют свои световые импульсы во время полета, благодаря чему можно наблюдать впечатляющее шоу точно скоординированных вспышек света.

Отсутствие эволюционных объяснений

Учитывая особенности биолюминесценции у светлячков, эволюционисты предполагают, что она эволюционировала у этих насекомых по крайней мере три раза. Предположительно, сначала свечение появилось у личинок (как предупреждение, указывающее на невкусность и токсичность личинок), и только затем эту особенность переняли и взрослые особи. Впоследствии свечение в качестве предупреждения потеряло свою функцию и начало использоваться в процессе спаривания.6 Но развитие коммуникационных кодов, таких как коммуникация между самцами и самками у светлячков, также как основанную на световых сигналах коммуникацию у рыб,8 похоже, невозможно объяснить эволюционно. Как система генерации кодов, так и система их интерпретации должны существовать одновременно у самок и самцов, чтобы это могло улучшить эффективность спаривания и тем самым давать преимущество при отборе.

Самцы и самки светлячков используют различные «коды морзе» для общения


Эволюционисты предполагают, что развить способность к биолюминесценции «легко», основываясь на своем предположении, что это явление эволюционировало параллельно такое количество раз. «Компоненты, как правило, найти не сложно. Станьте в темном месте, смешайте немного яичного белка с кислородом и люциферином, скажем медузы, и вы, вероятно, получите мерцающий голубой свет», говорится в недавней статье National Geographic.9

Но встает более глубокий вопрос: как каждый из этих механизмов появился сам по себе? Для биолюминесценции требуется как фермент люцифераза, так и люциферин, а также механизм управления, интегрированный с нервной системой организма, и ещё генетическая информация для контроля развития и функционирования светоизлучающих органов. Эволюционисты не дают правдоподобных объяснений, как такой крайне сложный механизм мог возникнуть в ходе пошагового процесса, поскольку каждый этап должен быть полностью функциональным, чтобы он был сохранён естественным отбором. Даже при наличии уже существующих ферментов (эволюционное происхождение которых обычно воспринимается как само собой разумеющееся), то, каким образом они стали частью совершенно нового аппарата, является головоломкой для эволюционистов.

Эволюционные увёртки

Самая популярная гипотеза о том, как эволюционировала биолюминесценция, предполагает, что после того как возник фотосинтез, концентрация кислорода в атмосфере увеличивалась, и оксигеназово-люцефириновый комплекс, являющийся сильным антиоксидантом, помогал справиться с этим, а люминесценция изначально была лишь побочным случайным эффектом. Только после того как эволюционировало зрение, появились другие применения для неё.a

Но различные организмы используют множество других антиоксидантов, так почему же этот процесс, который производит свет за счёт больших затрат энергии, по прежнему распространён сегодня? И как выжили организмы, у которых не было таких сильных антиоксидантов?

Даже некоторые эволюционисты видят проблемы с этим объяснением:

«... для двух групп, грибов и ципридинид, потребность в кислороде для их биолюминесцентных систем, как известно, является высокой, что указывает на происхождение при уровнях [кислорода], соответствующих современным значениям, в отличие от бактерий и светлячков. Поэтому нам следует сделать вывод, что если некоторые люциферазы возникли как механизм обезвреживания кислорода, факты свидетельствуют о том, что это верно не для всех видов».b

Предлагаемое альтернативное объяснение заключается в том, что другой фермент, лигаза (которая связывает две большие молекулы вместе), превратилась в люциферазу.c Однако даже исследователи, склоняющиеся к этой идее, признают:

«То, как новая люминогенная функция оксигеназы произошла от AMP-лигазы и привела к возникновению люциферазы, является одной из самых сложных загадок биолюминесценции».c
  1. Сноска 2 из основного текста статьи. Назад к тексту
  2. Wilson, T. и Hastings, J., Bioluminescence: Living Lights, Lights for Living, Harvard College, стр. 132, 2013 г. Назад к тексту
  3. Viviani, V.R., The origin, diversity, and structure function relationships of insect luciferases, Cellular and Molecular Life Sciences 59(11):1833–1850, ноябрь 2002 г. Назад к тексту

Вывод

Из-за своей догматической уверенности в эволюционной истории, эволюционисты утверждают, что биолюминесценция возникала независимо десятки раз, на протяжении многих миллионов лет в совершенно разных типах животных и при самых разных обстоятельствах, и, тем не менее, это приводило к аналогичным механизмам излучения света, то есть «конвергенции». Фактически это признание того, что невозможно восстановить какую-либо последовательную эволюционную историю биолюминесценции. И все существующие на сегодняшний день гипотезы (в том числе не рассматривавшиеся здесь) достаточно далеки от правдоподобного объяснения того, как такие сложные и разнообразные механизмы могли возникнуть в результате случайных мутаций и отбора.

Но исходя из фактов, рациональнее предположить, что эти способности были созданы намеренно, как часть первоначального дизайна множества различных видов, некоторые из которых возможно, впоследствии утратили такие способности. Потрясающее разнообразие механизмов биолюминесценции является свидетельством креативности Создателя, и свидетельствует о преднамеренном сотворении, а не случайном возникновении.

Статьи по теме

Ссылки и примечания

  1. Во многих более старых работах приводилось значение КПД равное 90%, но более новые исследования указывают на то, что это значение как минимум вдвое меньше. См. Ando, Y. и др., Firefly bioluminescence quantum yield and colour change by pH-sensitive green emission, Nature Photonics 2:44–47, 2008 | doi:10.1038/nphoton.2007.251. См. также комментарий в том же выпуске, Ugarova, N.N., Bioluminescence: Fireflies revisited, стр. 8–9 | doi:10.1038/nphoton.2007.259. Назад к тексту
  2. Haddock, S.H.D. и др., Bioluminescence in the Sea, Annual Review of Marine Science 2:443–493, 2010 | doi: 10.1146/annurevmarine-120308-081028. Назад к тексту
  3. Out of the darkness, ABC Science, 16 января 2014 г., abc.net.au. Назад к тексту
  4. Glowing Mushrooms Use Bioluminescence to Attract Insects… , BioQuick News, 20 марта 2015, bioquicknews.com. Назад к тексту
  5. Burgess, S., Added beauty of the peacock tail and the problems with the theory of sexual selection, J. Creation 15(2):94–102; creation.com/peacock#beauty. Назад к тексту
  6. Branham, M.A. и Wenzel, J.W., The origin of photic behavior and the evolution of sexual communication in fireflies. Cladistics 19(1):1–22, 2003 г.| doi:10.1111/j.1096-0031.2003.tb00404.x. Назад к тексту
  7. Nguyen, T., Firefly’s Flash Can Bring Sex or Death, livescience.com, 25 сентября 2007 г. Назад к тексту
  8. Davis, M., Sparks, J.S., и Smith W.L., Repeated and Widespread Evolution of Bioluminescence in Marine Fishes, PLoS ONE 11(6): e0155154 | doi:10.1371/journal.pone.0155154, 2016 г. Назад к тексту
  9. Judson, O., Luminous Life, nationalgeographic.com, 2015 г. Назад к тексту

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ!

Наверх