Delen:
Top 10 fascinerende ontdekkingen met betrekking tot fluorescentie
Luminescentie is meer dan vuurvliegjes en glow-in-the-dark-speelgoed. Fluorescentie, dat grotendeels geabsorbeerd licht is dat wordt vrijgegeven, is verantwoordelijk voor enkele van de meest ontzagwekkende natuurlijke brillen en wetenschappelijke ontdekkingen.
In de afgelopen jaren is gloeien op vreemde plaatsen verschenen, in onverwachte soorten en op verrassende manieren die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog. Nog intrigerender is dat fluorescentie in verschillende onopgeloste mysteries is verweven, vanuit de ruimte kan worden gezien en zelfs dodelijk voor de mens kan zijn.
10 Bioluminescente champignons
Het is misschien moeilijk te geloven dat gloeiende paddenstoelen bestaan, maar fluorescerende schimmels duiken op in heel Brazilië en Vietnam. Jarenlang was het geheim achter hun gloed niet te verklaren.
Om dit mysterie te doorgronden, hebben wetenschappers er een paar verzameld in 2015. In het laboratorium werd de verbinding die verantwoordelijk is voor de bioluminescentie geïsoleerd. Oxluciferine, de chemische stof bestaat ook in vuurvliegjes en gloeiende zeedieren.
Voor de paddenstoelen wordt de gloeiende stof gebruikt om insecten aan te trekken. Zodra de bugs landen, halen ze sporen op en verspreiden ze ze elders. Dit helpt de paddenstoelen te verspreiden.
Een andere vraag betrof de manier waarop de schimmels luciferines produceerden. Bij nader inzien bleek dat de champignons hun eigen speciale luciferin produceerden en dit combineerden met zuurstof en een enzym dat resulteerde in fluorescerende kleuren.
De aard van het enzym suggereerde dat het kon interageren met andere soorten luciferines en meer tinten kon activeren die gloeiden. Dit suggereert dat er nog veel meer te leren valt over deze surrealistisch ogende paddenstoelen.
9 gevaren van blauw licht
Overdag lijkt blauw licht afkomstig van elektronica en spaarlampen weinig nadelen te hebben. Aan de andere kant hebben onderzoekers een angstaanjagende link ontdekt tussen blauwe gloed in de nacht en verslechtering van de menselijke gezondheid.
Sommige van de voordelen zijn overdag meer energie en alertheid. Wanneer mensen 's avonds ontspannen met elektronische apparaten, straalt blauw licht van schermen en stimuleert het de hersenen. Dit verstoort een goede nachtrust.
Het klinkt misschien als niets. Maar studies hebben aangetoond dat mensen prediabetisch kunnen worden wanneer het slaapritme verschuift. Er zijn ook links gemaakt naar overgewicht, hartaandoeningen en kanker.
Om eerlijk te zijn, wetenschappers hebben geen solide bewijs dat blauw licht deze omstandigheden direct veroorzaakt. Maar het verlaagt het melatoninegehalte. Het ontbreken van dit hormoon, dat de slaapcyclus reguleert, het circadiane ritme, kan de schakel zijn die blauw licht associeert met kanker, hoewel het onderzoek zich in een vroeg stadium bevindt.
Als kan worden aangetoond dat blauwe golflengten dodelijk zijn voor mensen, moet één milieusucces worden herzien. Fluorescentielampen en LED-lampen kunnen energiezuiniger zijn, maar produceren meer blauw licht dan andere.
8 Eerste fluorescerende kikkers
In 2017 namen Argentijnse onderzoekers een eenvoudig ogende kikker mee naar huis. De polkadotikikker is meestal groen met rode vlekken en, tot nu toe, niets om de champagne uit de koelkast te halen. Er veranderde dingen toen de amfibie werd voorbereid voor tests, waarvan sommige erop wezen dat de weefsels onder UV-licht zouden worden bestudeerd.
Tot ieders verrassing, op het moment dat UV op het wezen scheen, lichtte de hele kikker op. De blauwgroene fluorescentie maakt het niet alleen de eerste gloeiende kikker, maar ook de eerste fluorescerende amfibie ter wereld.
Dit is een hele prestatie, want gloeien in landdieren is ongelooflijk zeldzaam. De uitstraling van de kikker komt van verbindingen met de naam hyloins. De voordelen die hyloïnen deze soort bieden, zijn wazig, maar ze kunnen iets te maken hebben met bultkikkers die elkaar 's nachts moeten zien. De blauwgroene gloed is zichtbaar voor de kikkers en maakt ze ook helderder tijdens de schemering en de volle maan.
7 Gloeiende getijden
Soms zorgen vreemde planten ervoor dat kustlijnen 's nachts oplichten met angstaanjagende lichtstralen. Meest recent verschenen in 2018 spookachtige blauwe lijnen in een spectaculaire weergave uit Zuid-Californië toen kilometerslange kustlijn oplichtten.
De verantwoordelijke algen worden dinoflagellaten genoemd en het zijn planten die kunnen zwemmen. Gedurende de dag verduisteren hun dichte getallen het water rood. Zo'n ongewone bloei in hun bevolking staat in de volksmond bekend als een 'rode vloed'.
In het verleden hebben enkele rode vloedingen de verkeerde aandacht getrokken omdat ze zeevruchten giftig kunnen maken voor menselijke consumptie. 'S Nachts veroorzaken dinoflagellaten echter een buitenaardse schoonheid die toeristen' s nachts naar het strand brengt.
Op chemisch niveau heeft elke plant een eiwit en een enzym. Elke verstoring, zoals een golf of voorbijgaand schepsel, mengt de twee en zorgt ervoor dat de algen bioluminescent worden.
Deze reactie is niet helemaal duidelijk, maar het is waarschijnlijk een defensieve maatregel. Het zou kunnen bestaan om zoöplankton, het belangrijkste roofdier van dinoflagellaten, te laten opgaan in onderwerping of gloei om vissen aan te trekken die op het plankton jagen.
6 bloemen hebben blauwe halo's
Bloemgenen worstelen om bloemblaadjes te maken die blauw zijn, wat precies de kleur is die bloeiende planten meer willen dan wat dan ook. De reden? Bijen worden aangetrokken door blauw en bloemen hebben de zoemende insecten nodig om hun bemestingscyclus te voltooien.
In 2017 ontdekten wetenschappers hoe planten een nieuwe manier ontwikkelden om bijen te lokken. Degenen die geen blauwe bloemen konden produceren, ontwikkelden bloemblaadjes met nanostructuren die in blauw zonlicht konden gloeien.
Deze halo's zijn als neonreclame voor bijen. De kleine reflecterende schalen bleken een wijdverspreide tactiek te zijn en werden gevonden in alle belangrijke groepen bloemsoorten die afhankelijk zijn van bestuiving door insecten, waaronder enkele bomen.
Hoewel de algemene tint blauw was, produceerden sommige planten ook een ultravioletverstrooiingseffect. Het verbetert het vermogen van bijen om blauw te vinden. De halo's bleken een grotere aantrekkingskracht te hebben dan het echte. Tijdens proeven negeerden hommels de werkelijke kleuren van bloemen en gingen ze direct over op degenen met een blauwe fluorescentie.
5 Glowing Coral Solved
Onderzoekers hebben lang geleden ontdekt waarom ondiepwaterkoralen gloeien. Hun groene licht werkt als een zonnescherm tegen zonnestraling. Maar wetenschappers konden niet begrijpen waarom zonovergoten koralen uit de diepe zee ook fluorescerend licht uitstralen.
In 2017 is het antwoord aangebroken. Diepe koralen gloeien niet om licht te vermijden, maar om meer te krijgen. Op zulke dieptes is levengevend licht niet overvloedig. Om te overleven moeten de koralen zoveel mogelijk absorberen. Het blauwe licht op de bodem van de zee is echter niet voldoende om koralen de energie te geven die ze nodig hebben.
Indrukwekkend, de koralen gebruiken rode fluorescentie om het blauw in oranje-rood licht te mengen. Het laatste zorgt voor een betere voedselproductie door middel van fotosynthese.
Deze ontdekking kan opwindend zijn voor wetenschappers, maar niet voor milieuactivisten. De opwarming van de aarde veroorzaakt massaverkleuring van ondiepe koralen en een grote hoop was dat sommige soorten zouden migreren naar diepere wateren. Aangezien ondiepe koralen groen kleuren, kunnen ze zich niet aanpassen aan diepere wateren waar overleving een rode fluorescentie vereist.
4 Wanneer zeevogels glinsteren
In 2018 hadden biologen een dode Atlantische papegaaiduiker aan hun handen. Als bijzaak besloten ze het te bekijken onder UV-licht. Het idee was om te testen op elke gloed omdat kuifbonzen, een soort die verwant is aan papegaaiduikers, fluorescerende snavels hebben.
Bij normaal licht zijn de snavels van papegaaiduikers heel herkenbaar. Ze zijn gedecoreerd met kleuren die waarschijnlijk bedoeld zijn om het andere geslacht na te streven. Hoewel papegaaiduikers een gloeiende neef hebben, was het nog steeds onverwachts dat de cere en de lamel, twee richels op de snavel van het dode exemplaar, onder de UV-lamp fluoresceerden.
Wetenschappers weten niet zeker waarom papegaaiduikers oplichten, maar het kan iets te maken hebben met hun vermogen om het UV-spectrum te zien. Zelfs overdag zien papegaaiduikers elkaar gloeiende ruggen. Meer mysteries bevatten hoe het er voor hen uitziet en hoe ze in de eerste plaats in staat zijn tot fluorescentie.
Omdat slechts één dode vogel werd getest, moeten wetenschappers nog steeds de mogelijkheid uitsluiten dat de gloed op een of andere manier werd veroorzaakt door ontbinding.
3 Vreemde warmte van Mitochondria
In de afgelopen jaren hebben wetenschappers temperatuurgevoelige kleurstoffen ontwikkeld, 'fluorescente thermometers' genoemd. Deze kleurstoffen hechten zich aan specifieke doelen in cellen, waardoor ze perfect zijn voor een experiment dat is ontworpen om de warmte van mitochondriën te bepalen. Deze kleine structuren in cellen zetten zuurstof en voedingsstoffen om in energie. Dit proces genereert ook warmte.
In 2017 gebruikten wetenschappers een gele fluorescerende kleurstof die dof wordt als de hitte intensiveert. Zodra het in cellen is geïnjecteerd, kan het helpen om de temperatuur te berekenen. Eerder werd aangenomen dat mitochondria werkte bij normale lichaamstemperatuur, die gemiddeld 37 graden Celsius (98,6 ° F) was. De testen toonden aan dat mitochondriën werken bij een schroeiende 50 graden Celsius (122 ° F).
Als iemand ooit zo'n volledige lichaamstemperatuur heeft ontwikkeld, zou dit een levensbedreigende koorts zijn. Gelukkig komt het record voor de warmste lichaamstemperatuur niet in de buurt van het vuur van de mitochondriën. Als deze vreemde hitte beter kan worden begrepen, kunnen veel oude opvattingen over de functie van de cellen, vooral die met betrekking tot de temperatuur, wegvallen.
2 Fotosynthese vanuit de ruimte
In 2017 ontwikkelden Australische onderzoekers en de NASA een nieuwe manier om de klimaatverandering te volgen. Ze maakten adembenemende beelden vanuit de ruimte met fluorescentie van planten. De nieuwe techniek kon door zonne-energie geïnduceerde chlorofylfluorescentie detecteren, die wordt geproduceerd tijdens fotosynthese in bladeren.
Om suikers uit fotosynthese te maken, nemen planten koolstofdioxide op. Het is cruciaal om deze cyclus op wereldwijde schaal te begrijpen om op de hoogte te blijven van de klimaat- en koolstofcyclusdynamiek van de planeet.
Om het idee te testen, gebruikten onderzoekers satellietmonitoring om foto's te maken van gloeiend chlorofyl. De niveaus werden gemeten en vergeleken op nauwkeurigheid ten opzichte van grondobservaties over fotosynthese. De resultaten toonden aan dat de ruimteknippen accurate informatie opleverden over verschillende vegetatie, regio's en tijd.
De innovatieve technologie gaat niet alleen over het volgen van nieuwe plantengroei en klimaatverandering. De fluorescerende foto's kunnen ons ook helpen het aardse ecosysteem en de koolstofstromen beter te begrijpen, evenals landbeheer en behoud van biodiversiteit.
1 Eerste foto van een geheugen
Tijdens recente onderzoeken naar hoe herinneringen worden gemaakt, kozen onderzoekers ervoor om de hersencellen van een slak te doorzoeken. De neuronen van het oceaan-kruipen Aplysia californica een goede match maken met die van mensen.
Lange tijd vermoedden neurowetenschappers dat eiwitten zich vormen bij hersensynapsen wanneer herinneringen op lange termijn worden gecreëerd. Totdat de zeeslak zijn hersenen bood, is deze theorie nooit bewezen.
Tijdens het recente experiment gaven wetenschappers eerst de cellen het feel-good hormoon serotonine, dat helpt bij de vorming van het geheugen. Vervolgens werd een fluorescerend eiwit gebruikt, oorspronkelijk groen maar in staat om rood te worden onder UV-licht.
De test was net zo eenvoudig als succesvol. Onder ultraviolet licht zagen de onderzoekers dat eiwitten rood kleurden en hun posities markeerden. De neuronen werden vervolgens aangemoedigd om herinneringen te vormen. Ongelooflijk, terwijl dat gebeurde, groeiden er nieuwe groene eiwitten tussen de hersencellen. Hierdoor kon de eerste afbeelding worden gemaakt van een geheugen dat werd gevormd.
Behalve dat het de theorie bewees, bleek dat kortetermijnherinneringen geen nieuwe eiwitten vormden. De precieze rol die de aanwezigheid van het eiwit (of het gebrek daaraan) speelt in het verschil tussen kortetermijn- en langetermijngeheugen blijft een raadsel.