Se hur unicellulars upplyser oceanerna: forskare förstår hur detta händer

Med några års mellanrum frodas och transformeras mikroskopiska organismer som kallas dinoflagellater

kustlinjer runt om i världen, vilket ger vågorna ett kusligt blått sken. Årets spektakulära blomning av dessa organismer var i södra Kalifornien och var ett särskilt slående exempel.

Internationellt team som leds av CambridgeUniversity, har utvecklat unika experimentella instrument baserade på mikromanipulation och höghastighetsavbildning. Detta gjorde det möjligt för forskare att se mekanismerna för ljusproduktion på nivån för enskilda celler. Visualiseringar har visat hur en encellad organism av arten Pyrocystis lunula producerar en ljusblixt när dess cellvägg deformeras av mekaniska krafter. Genom systematiska experiment fann de att blixtens ljusstyrka beror både på deformationens djup och i vilken takt den inträffar.

Forskare har visat hur unicellularen organism av arten Pyrocystis lunula producerar en ljusblixt när dess cellvägg deformeras av mekaniska krafter. Genom systematiska experiment fann de att blixtens ljusstyrka beror både på deformationens djup och i vilken takt den inträffar. Kredit: Maziyar Jalaal / University of Cambridge

Känd som det "viskoelastiska" svaret är detuppträder i många komplexa material såsom polymersuspenderade vätskor. När det gäller organismer som Pyrocystis lunula, känd som dinoflagellater, är denna mekanism sannolikt associerad med jonkanaler. De är speciella proteiner fördelade över cellmembranet. När membranet laddas öppnas dessa kanaler, vilket gör att kalcium kan röra sig mellan cellerna i cellen. Detta utlöser en biokemisk kaskad som producerar ljus.

Trots årtionden av vetenskaplig forskning, mestadels inom biokemi, förblev den fysiska mekanismen genom vilken vätskeflödet utlöser ljusproduktion oklart.

Raymond Goldstein, professor i komplexa fysikaliska system vid Schlumberger Institutionen för tillämpad matematik

Forskarnas resultat visar den fysiska mekanismenmed vilken vätskeflödet startar produktionen av ljus. Dessutom visar visualiseringarna hur “elegant” beslutsfattande på enstaka cellnivå kan vara, säger forskarna.

Bioluminescens i havet används för att försvara sig mot attacker och är involverad i parningsprocessen. När det gäller dinoflagellater använder de ljus för att skrämma bort rovdjur.

Läs också

Tyskland blev den första stora ekonomin som övergav kol och kärnkraft

Det visade sig att den Maya-civilisationen lämnade sina städer

Titta på den jämna kärnan på en jätteplanet: forskare har hittat detta för första gången