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Top 10 faszinierende Entdeckungen mit Fluoreszenz
Lumineszenz ist mehr als Leuchtkäfer und im Dunkeln leuchtende Spielzeuge. Die Fluoreszenz, bei der hauptsächlich absorbiertes Licht freigesetzt wird, ist für einige der beeindruckendsten Naturschauspiele und wissenschaftlichen Entdeckungen verantwortlich.
In den letzten Jahren hat sich das Glühen an seltsamen Orten gezeigt, bei unerwarteten Arten und auf überraschende Weise, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Noch faszinierender ist, dass Fluoreszenz in mehrere ungelöste Geheimnisse verwoben ist, vom Weltraum aus gesehen werden kann und für den Menschen sogar tödlich sein kann.
10 Biolumineszenzpilze
Es ist schwer zu glauben, dass es glühende Pilze gibt, aber in ganz Brasilien und Vietnam tauchen fluoreszierende Pilze auf. Das Geheimnis hinter ihrem Schein konnte jahrelang nicht erklärt werden.
Um diesem Rätsel auf den Grund zu gehen, haben Wissenschaftler 2015 einige gesammelt. Im Labor wurde die für die Biolumineszenz verantwortliche Verbindung isoliert. Oxyluciferin genannt, existiert die Chemikalie auch in Glühwürmchen und leuchtenden Meeresbewohnern.
Für die Pilze wird die glühende Masse verwendet, um Insekten anzuziehen. Sobald die Käfer gelandet sind, nehmen sie Sporen auf und zerstreuen sie an anderer Stelle. Dies hilft den Pilzen zu verbreiten.
Eine andere Frage war, wie die Pilze Luciferine produzierten. Ein genauerer Blick zeigte, dass die Pilze ihr eigenes spezielles Luciferin herstellten und es mit Sauerstoff und einem Enzym kombinierten, das zu fluoreszierenden Farben führte.
Die Natur des Enzyms lässt vermuten, dass es mit anderen Luciferinarten interagieren und mehr Schattierungen auslösen kann, die leuchten. Dies legt nahe, dass es noch viel mehr über diese surreal aussehenden Pilze zu lernen gibt.
9 Gefahren von blauem Licht
Tagsüber scheint blaues Licht, das von Elektronik und Energiesparlampen ausgeht, einige Nachteile. Auf der anderen Seite haben Forscher einen erschreckenden Zusammenhang zwischen blauem Glühen in der Nacht und einer Verschlechterung der menschlichen Gesundheit entdeckt.
Einige der Vorteile des Tages beinhalten mehr Energie und Wachsamkeit. Wenn sich Menschen abends mit elektronischen Geräten entspannen, strahlt blaues Licht von Bildschirmen aus und stimuliert das Gehirn. Dies stört den richtigen Schlaf.
Es mag nach nichts klingen. Studien haben jedoch gezeigt, dass Menschen Prädiabetiker werden können, wenn sich der Schlafrhythmus ändert. Es wurden auch Links zu Fettleibigkeit, Herzkrankheiten und Krebs hergestellt.
Um fair zu sein, haben Wissenschaftler keinen festen Beweis dafür, dass blaues Licht diese Bedingungen direkt verursacht. Aber es senkt den Melatoninspiegel. Das Fehlen dieses Hormons, das den Schlafzyklus, den so genannten circadianen Rhythmus, reguliert, könnte das Bindeglied sein, das blaues Licht mit Krebs in Verbindung bringt, obwohl sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet.
Wenn nachgewiesen werden kann, dass blaue Wellenlängen für den Menschen tödlich sind, muss ein Umwelterfolg überarbeitet werden. Leuchtstofflampen und LED-Leuchten sind zwar energieeffizienter, erzeugen jedoch mehr blaues Licht als alle anderen.
8 Erste fluoreszierende Frösche
Argentinische Forscher nahmen 2017 einen rein aussehenden Frosch mit nach Hause. Der gepunktete Laubfrosch ist meist grün mit roten Flecken und bisher nichts, um den Champagner aus dem Kühlschrank zu nehmen. Als sich die Amphibie auf Tests vorbereitete, änderten sich die Dinge. In einigen Fällen mussten die Gewebe unter UV-Licht untersucht werden.
Zur Überraschung aller, in dem Augenblick, als UV-Licht auf die Kreatur fiel, leuchtete der ganze Frosch auf. Die blau-grüne Fluoreszenz macht es nicht nur zum ersten leuchtenden Frosch, sondern auch zur ersten fluoreszierenden Amphibie der Welt.
Dies ist eine ziemliche Errungenschaft, da jedes Glühen bei Landtieren unglaublich selten ist. Der Strahl des Frosches stammt von Verbindungen, die als Hyloins bezeichnet werden. Die Vorteile, die Hyloins dieser Spezies bieten, sind trübe, aber sie könnten etwas mit Polka-Dot-Fröschen zu tun haben, die sich nachts sehen müssen. Das blau-grüne Leuchten ist für die Frösche sichtbar und macht sie auch in der Dämmerung und im Vollmond heller.
7 leuchtende Gezeiten
Manchmal bringen seltsame Pflanzen die Küsten während der Nacht mit unheimlichen Lichtstreifen zum Leuchten. Zuletzt, im Jahr 2018, erschienen geisterhafte blaue Linien in einer spektakulären Ausstellung vor Südkalifornien, als kilometerlange Küstenlinien aufleuchteten.
Die verantwortlichen Algen werden Dinoflagellaten genannt und sind schwimmfähige Pflanzen. Tagsüber trüben ihre dichten Zahlen das Wasser rot. Eine solche ungewöhnliche Blüte in ihrer Bevölkerung wird im Volksmund als "rote Flut" bezeichnet.
In der Vergangenheit haben einige rote Gezeiten die falsche Aufmerksamkeit auf sich gezogen, weil sie Meeresfrüchte für den menschlichen Konsum giftig machen können. In der Nacht verursachen Dinoflagellaten jedoch eine jenseitige Schönheit, die Touristen abends an den Strand bringt.
Auf chemischer Ebene hat jede Pflanze ein Protein und ein Enzym. Jede Störung, wie eine Welle oder eine vorbeiziehende Kreatur, mischt die beiden und bewirkt, dass die Algen biolumineszent werden.
Diese Reaktion wird nicht vollständig verstanden, ist aber wahrscheinlich eine Abwehrmaßnahme. Es könnte existieren, um Zooplankton, das wichtigste Raubtier der Dinoflagellaten, in Unterwerfung zu bringen oder zu leuchten, um Fische anzulocken, die Beute auf dem Plankton finden.
6 Blumen haben blaue Halos
Blütengene bemühen sich darum, blaue Blütenblätter herzustellen, was genau die Farbe ist, die blühende Pflanzen vor allem wollen. Der Grund? Bienen werden von Blau angezogen, und Blumen brauchen die summenden Insekten, um ihren Befruchtungszyklus zu vollenden.
Im Jahr 2017 entdeckten die Wissenschaftler, wie Pflanzen eine neuartige Methode entwickelt haben, um Bienen zu locken. Diejenigen, die keine blauen Blüten erzeugen konnten, entwickelten Blütenblätter mit Nanostrukturen, die im Sonnenlicht blau leuchten können.
Diese Halos sind wie Neonzeichen für Bienen. Die winzigen reflektierenden Schuppen erwiesen sich als weit verbreitete Taktik und wurden in allen großen Gruppen blühender Arten gefunden, die von der Insektenbestäubung abhängig sind, einschließlich einiger Bäume.
Obwohl der allgemeine Farbton blau war, zeigten einige Pflanzen auch einen ultravioletten Streueffekt. Es verbessert die Fähigkeit der Bienen, Blau zu lokalisieren. Die Halos erwiesen sich als eine stärkere Anziehungskraft als die eigentliche Sache. Während der Versuche ignorierten die Hummeln die tatsächlichen Farben der Blumen und gingen direkt zu denen mit blauer Fluoreszenz.
5 Glowing Coral Solved
Forscher haben vor langer Zeit herausgefunden, warum Flachwasserkorallen leuchten. Ihr grünes Licht wirkt wie ein Sonnenschutzmittel gegen Sonneneinstrahlung. Die Wissenschaftler konnten jedoch nicht verstehen, warum sonnengeschützte Korallen aus der Tiefsee auch fluoreszierendes Licht ausstrahlen.
Im Jahr 2017 dämmerte die Antwort. Tiefe Korallen leuchten nicht, um Licht zu vermeiden, sondern um mehr zu bekommen. In solchen Tiefen ist das lebensspendende Licht nicht reichlich vorhanden. Um zu überleben, müssen die Korallen so viel wie möglich aufnehmen. Das blaue Licht am Meeresgrund reicht jedoch nicht aus, um den Korallen die Energie zu geben, die sie benötigen.
Beeindruckend nutzen die Korallen rote Fluoreszenz, um das Blau in orange-rotes Licht zu überführen. Letzteres ermöglicht eine bessere Nahrungsmittelproduktion durch Photosynthese.
Diese Entdeckung mag für Wissenschaftler spannend sein, nicht aber für Umweltschützer. Die globale Erwärmung verursacht Massenbleichung der flachen Korallen, und eine große Hoffnung war, dass einige Arten in tiefere Gewässer wandern könnten. Da flache Korallen grün leuchten, passen sie sich möglicherweise nicht an tiefere Gewässer an, in denen das Überleben eine rote Fluoreszenz erfordert.
4 Wenn Seevögel schimmern
Im Jahr 2018 hatten Biologen einen toten Papageitaucher auf den Händen. Im Nachhinein beschlossen sie, es unter UV-Licht zu betrachten. Die Idee war, jedes Glühen zu testen, da Haubenaukletten, eine mit Papageientauchern verwandte Art, fluoreszierende Schnäbel haben.
Bei normalem Licht sind die Schnäbel der Papageientaucher sehr gut zu erkennen. Sie sind mit Farben geschmückt, die wahrscheinlich das andere Geschlecht anziehen sollten. Obwohl Papageientaucher einen glühenden Cousin haben, war es immer noch unerwartet, als die Cere und die Lamelle, zwei Grate am Schnabel der toten Exemplare, unter der UV-Lampe fluoreszierten.
Wissenschaftler sind sich nicht sicher, warum Papageientaucher leuchten, aber es könnte etwas mit ihrer Fähigkeit zu tun haben, das UV-Spektrum zu sehen. Sogar tagsüber bemerken Papageientaucher die glühenden Kanten des anderen. Weitere Geheimnisse beinhalten, wie es für sie aussieht und wie sie überhaupt fluoreszenzfähig sind.
Da nur ein toter Vogel getestet wurde, müssen die Wissenschaftler immer noch die Möglichkeit ausschließen, dass das Glühen irgendwie durch Zersetzung verursacht wurde.
3 Mitochondrias seltsame Hitze
In den letzten Jahren haben Wissenschaftler temperaturempfindliche Farbstoffe entwickelt, die als „fluoreszierende Thermometer“ bezeichnet werden. Diese Farbstoffe haften an spezifischen Zielen in den Zellen und eignen sich daher ideal für ein Experiment zur Bestimmung der Hitze von Mitochondrien. Diese winzigen Strukturen in den Zellen wandeln Sauerstoff und Nährstoffe in Energie um. Dieser Prozess erzeugt auch Wärme.
Im Jahr 2017 verwendeten die Wissenschaftler einen gelben Fluoreszenzfarbstoff, der bei zunehmender Hitze dunkler wird. Einmal in Zellen injiziert, kann es helfen, die Temperatur zu berechnen. Zuvor wurde davon ausgegangen, dass Mitochondrien bei normaler Körpertemperatur von durchschnittlich 37 ° C betrieben wurden. Die Tests zeigten, dass Mitochondrien bei sengenden 50 Grad Celsius (122 ° F) arbeiten.
Wenn eine Person jemals eine solche Ganzkörpertemperatur entwickelt, wäre dies lebensbedrohliches Fieber. Glücklicherweise kommt der Rekord für die heißeste Körpertemperatur dem Feuer der Mitochondrien nicht nahe. Wenn diese merkwürdige Wärme besser verstanden werden kann, könnten viele alte Vorstellungen über die Zellfunktion - insbesondere die mit der Temperatur verbundenen - abklingen.
2 Photosynthese aus dem Weltraum
Australische Forscher und die NASA entwickelten 2017 eine neuartige Methode zur Überwachung des Klimawandels. Sie machten atemberaubende Bilder aus dem Weltraum und zeigten die Fluoreszenz der Pflanzen. Mit der neuen Technik konnte die durch Sonnenlicht induzierte Chlorophyllfluoreszenz nachgewiesen werden, die bei der Photosynthese in Blättern entsteht.
Um aus der Photosynthese Zucker zu machen, nehmen Pflanzen Kohlendioxid auf. Um diesen Kreislauf auf globaler Ebene zu verstehen, ist es von entscheidender Bedeutung, um die Dynamik des Planeten und des Kohlenstoffkreislaufs auf dem Planeten zu behalten.
Um die Idee zu testen, verwendeten die Forscher die Satellitenüberwachung, um Bilder von glühendem Chlorophyll aufzunehmen. Die Werte wurden gemessen und hinsichtlich der Genauigkeit mit Beobachtungen der Photosynthese vom Boden verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Weltraumaufnahmen genaue Informationen über verschiedene Vegetationen, Regionen und Zeiten lieferten.
Bei der innovativen Technologie wird nicht nur das Wachstum neuer Pflanzen und der Klimawandel verfolgt. Die fluoreszierenden Fotos können auch dazu beitragen, das Ökosystem und die Kohlenstoffströme der Erde sowie das Landmanagement und den Erhalt der Biodiversität besser zu verstehen.
1 Erstes Foto einer Erinnerung
Bei jüngsten Untersuchungen, wie Erinnerungen gemacht werden, haben sich die Forscher dafür entschieden, die Gehirnzellen einer Schnecke herumzustochern. Die Neuronen des Ozeankrieges Aplysia californica passt gut zu denen der Menschen.
Neurowissenschaftler vermuteten lange Zeit, dass sich an den Synapsen des Gehirns Proteine bilden, wenn Langzeitgedächtnisse entstehen. Bis die Meeresschnecke ihr Gehirn anbot, wurde diese Theorie nie bewiesen.
Während des jüngsten Experiments haben Wissenschaftler den Zellen zuerst das Wohlfühlhormon Serotonin gegeben, das die Gedächtnisbildung unterstützt. Dann wurde ein fluoreszierendes Protein verwendet, das ursprünglich grün war, sich aber unter UV-Licht rot färben konnte.
Der Test war so einfach wie erfolgreich. Unter ultraviolettem Licht beobachteten die Forscher, wie Proteine rot wurden und ihre Positionen markierten. Die Neuronen wurden dann ermutigt, Erinnerungen zu bilden. Unglaublich, während dies geschah, wuchsen neue grüne Proteine zwischen den Gehirnzellen. Dies ermöglichte es, das erste Bild eines gebildeten Speichers aufzunehmen.
Neben dem Nachweis der Theorie zeigte sich, dass das Kurzzeitgedächtnis keine neuen Proteine bildet. Die genaue Rolle, die das Vorhandensein (oder Fehlen davon) des Proteins für den Unterschied zwischen Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis spielt, bleibt ein Rätsel.