ÁNH SÁNG TỪ THIÊN NHIÊN (ĐOM ĐÓM)
Nghiên cứu này đã cho thấy sự phô trương vẻ đẹp giới tính không chỉ có ở một số loài như chim, thú hay con người mà ngay cả loài côn trùng cũng không phải ngoại lệ.
Chất phát sáng ở đuôi đom đóm gặp phải oxy sẽ phát sáng nhưng ánh sáng rất yếu, vì thế chỉ buổi tối mới nhìn rõ. Đom đóm đực có cánh, đom đóm cái không có. Do đó đom đóm đực phát sáng để thu hút đối phương.
Chẳng hạn, những con đom đóm đực tập hợp được ánh sáng huỳnh quang lâu hơn sẽ có khả năng tìm bạn đời thành công hơn và giúp con cái sinh sản ra nhiều con hơn.
Đom đóm có hai nhóm là đom đóm bay và đom đóm bò dưới đất. Cả hai nhóm này đều có thể phát ra cùng một thứ ánh sáng lạnh đặc biệt, không toả nhiệt như ánh sáng nhân tạo. Đó là vì trong quá trình phát sáng, hầu như toàn bộ năng lượng được sinh vật chuyển thành quang năng, chứ không tiêu hao thành nhiệt như ở những nguồn sáng nhân tạo khác.
Ánh sáng của đom đóm được phát ra từ một vài đốt cuối bụng. Ban ngày, các đốt này chỉ có màu trắng xám, về đêm mới phát ra ánh sáng huyền ảo qua lớp da trong suốt. Bên trong lớp da bụng là dãy các tế bào phát quang, trong cùng là lớp tế bào phản quang, có chức năng như mặt gương giúp phản chiếu ánh sáng ra ngoài.
Đom đóm phát sáng nhờ vào một phản ứng hóa học xảy ra bên trong cơ thể chúng. Loại phát sáng này được gọi là phát quang sinh học (bioluminescence).
Các tế bào phát quang có chứa hai loại chất là luciferin và luciferase. Khi tách rời nhau, chúng chỉ là những hoá chất bình thường, không có khả năng phát sáng. Nhưng khi ở cạnh nhau, men luciferase sẽ xúc tác, thúc đẩy quá trình oxy hoá luciferin (quá trình dùng ôxy đốt cháy luciferin). Quá trình oxy hoá này tạo ra quang năng.
Về cơ bản, cơ chế phát sáng này có xuất hiện ở những loài vật khác như sứa biển, các nhà khoa học nhận định rằng hầu như tất cả sinh vật sống đều có thể phát ra một luồng ánh sáng cực kỳ yếu ớt, thậm chí cả con người cũng có khả năng này. Đây là kết quả của các phản ứng sinh hóa.
Sự phát quang sinh học này với phát quang ở đèn điện khác nhau ở điểm nào?
Điểm khác biệt nhất là bóng đèn điện tỏa rất nhiều nhiệt trong quá trình phát quang. Ánh sáng do đom đóm phát ra là ánh sáng lạnh do phần năng lượng tiêu hao dưới dạng nhiệt trong quá trình phát quang của đom đóm không lớn. Dĩ nhiên điều này rất quan trọng đối với đom đóm vì nếu tế bào phát quang ở đom đóm sinh nhiệt nhiều như ở đèn điện, đom đóm hẳn sẽ không sống nổi sau một lần phát sáng.
Đom đóm có thể kiểm soát sự bắt đầu và kết thúc của phản ứng hóa học này. Nó bắt đầu hay ngưng phát sáng bằng cách thêm hay bớt lượng oxy cho phản ứng hóa học trên.
Science World Report dẫn phát hiện đăng trên tạp chí Physical Review Letters cho hay, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật chụp vi cắt lớp tương phản và kính hiển vi tia X đã khám phá ra rằng đom đóm làm lệch hướng oxy dùng cho các chức năng khác của tế bào, lôi kéo khí oxy vào phản ứng phá vỡ luciferin. Trong thời gian này, mức tiêu thụ oxy trong tế bào giảm xuống, quá trình sản xuất năng lượng chậm lại.
Ánh sáng đom đóm phát ra không tỏa nhiều nhiệt như bóng đèn điện.
Các loài côn trùng vốn không có phổi, chúng lấy oxy từ bên ngoài vào thông qua một chuỗi các ống nhỏ nối tiếp nhau gọi là các ống khí (tracheoles). Cho đến nay người ta vẫn chưa hiểu được làm cách nào đom đóm có thể nhấp nháy ở tần số cao như chúng ta thấy trong khi các cơ kiểm soát lượng oxy vào với tốc độ tương đối chậm.
Lý giải được chấp nhận nhiều nhất hiện nay là khí NO đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối ánh sáng. Khi đèn đom đóm tắt là lúc NO không được sản xuất ra. Trong trường hợp này, lượng oxy đi vào tế bào sáng đã được gắn vào bề mặt ti thể- một bào quan chịu trách nhiệm sản xuất năng lượng cho tế bào, vì vậy không có oxy cho phản ứng phát quang.
Sự hiện diện của NO trong tế bào sáng cho phép oxy tham gia vào phản ứng phát quang nhờ việc NO đã gắn vào ti thể thay cho oxy. NO vốn bị phân hủy rất nhanh nên khi NO không được sản xuất ra nữa, oxy sẽ lại bị ti thể bắt giữ và không có oxy cho phản ứng phát quang nữa.
Hiện nay trên thực tế thì loại đom đóm đang dần biến mất khỏi trái đất bởi vì mất đi môi trường sống tự nhiên của chúng, hầu hết các loài đom đóm phát triển từ ấu trùng trong đóng lá mục nát, nền đất hoặc ao suối thậm chí ở dưới nước. Chúng chủ yếu được tìm thấy trên khấp cánh đồng và đầm lầy và có tập tính hoạt động về ban đêm, bên cạnh sự thu hẹp về môi trường sống, ô nhiểm ánh sáng cũng là mối đe dọa lớn đối với đom đóm và khiến cho chúng gặp khó khăn trong giao tiếp với nhau, những con đom đóm thu hút bạn tình bằng cách phát sáng, thế nhưng chúng thường bị nhầm lẩn bởi các ánh sáng phát ra từ nơi có sự xuất hiện của con người và tưởng nó là bạn tình, nhiều con đom đóm có thời gian sống chỉ vài ngày do đó chúng không có nhiều thời gian tìm kiếm bạn tình liên tục điều này làm cho chúng chết trước khi công việc sinh sôi nảy nở được hoàn thành.
Mình đã từng viết về chủ đề này rồi nhưng đọc lại vẫn thấy thú vị nghe 😀 Cám ơn bài viết của bạn mình xin bổ sung thêm 1 số hình ảnh nha 😀
tôi không ngờ con vật tuổi thơ của tôi lại chứa đựng những điều thú vị đến như vậy. Cảm ơn bạn rất nhiều.
một bài viết thú vị của tuổi thơ hay bắt chơi
Hồi đó ở dưới quê hay có lắm, giờ lên Sài Gòn học nên chẳng còn thấy đom đóm nữa, cảm ơn bạn vì bài viết rất hay.
ý tưởng khá hay, bài viết rất đầy đủ, cảm ơn bạn rất nhiều về đề tài này
dân thành phố 21 nồi bánh chưng chưa từng thấy đom đóm
Bài viết thú vị lắm Tấn, hồi nhỏ cứ nghĩ đom đóm sáng bằng phép lạ nào đó chứ :>
Bài viết thật thú vị
Ôi bài viết của bạn thật sâu sắc và ấn tượng, qua đó giúp mình hiểu hơn về đom đóm. Nhưng thực chất mình chưa từng thấy đom đóm bên ngoài một lần nào, mình chỉ xem được trên các trang mạng. Cảm ơn bài viết của bạn và mình xin đặt một câu hỏi cho bạn
Tuy đom đóm là một sinh vật vô hại nhưng khi chúng ta tiếp xúc với nó quá nhiều có ảnh hưởng gì đến sức khỏe hay không?
Hầu như hiện nay trên thành phố lớn các tòa nhà, khu dân cư mọc lên rất nhiều, sự phát triển của các khu công nghiệp, ... gây ra sự thu hẹp môi trường sống của Đom Đóm, ô nhiễm ánh (các nguồn ánh sáng - kể cả ánh sáng bất động, như đèn đường hoặc đèn từ dân, lẫn ánh sáng tạm thời, như đèn pha ô tô - đều khiến đom đóm gặp khó khăn trong giao tiếp với nhau), ô nhiễm môi trường,... thì hầu như chúng ta rất khó bắt gặp chúng. Cảm ơn bài viết của bạn đã làm mình nhớ đến tuổi thơ ra đồng bắt đom đóm của mình.
Mình xin bổ sung ý kiến mà mình tìm hiều được về sự phát sinh ánh sáng ở đom đóm
Sản sinh ánh sáng và yếu tố hóa học:
Sự phát sáng ở đom đóm là nhờ một loại phản ứng hóa học gọi là bioluminescence (ánh sáng sinh học). Tiến trình này xảy ra trong cơ phát sáng chuyên biệt, thường nằm ở dưới bụng đom đóm. Enzym luciferase hoạt động trên luceferin, với sự có mặt của các ion , ATP, và oxi để tạo ánh sáng. Các gen mã hóa cho những chất này được chèn vào trong nhiều các cơ quan riêng biệt. Luciferase đom đóm thường ở trong forensics (chất độc chết người), và enzym có những ứng dụng y học - đặc biệt để dò tìm các phản ứng của ATP hay Magie. Những họa sĩ thời kỳ Phục Hưng đã dùng một loại bột của đom đóm đã sấy khô để tạo ra một hỗn hợp cảm quang. Caravaggio có thể đã dùng bột này trong cách tạo sáng độc nhất của ông.
Tất cả các loại đom đóm đều phát sáng từ thời kỳ ấu trùng. Biolumiescence dùng cho một chức năng riêng biệt trong ấu trùng đom đóm hơn là cho những con trưởng thành. Nó xuất hiện như một tín hiệu cảnh báo tới những loài ăn thịt, từ những chất hóa học tổng hợp trong ấu trùng đom đóm, chúng trở nên khó chịu và độc.
Có những suy nghĩ rằng ánh sáng ở con trưởng thành xuất phát từ mục đích cảnh báo, nhưng nghiên cứu cho thấy ánh sáng được dùng cho việc lựa chọn bạn tình. Đom đóm bây giờ là một ví dụ cơ bản của một quần thể dùng bioluminescence cho chọn lọc giới tính. Chứng tiến hóa thật đa dạng các cách để truyền tín hiệu đến bạn tình trong suốt thời gian ve vãn. Từ sự phát sáng đều đặn, nhấp nháy, sử dụng tốt các tín hiệu hóa học không liên quan đến các hệ thống ánh sáng.
Một số loại, đặc biệt các bọ phát sáng của Photinus chung và Pyractomena, được phân biệt bởi những mẫu nháy ve vãn duy nhất được phát ra từ những con đực biết bay trong cuộc tìm kiếm các con cái. Những con cái của giống Photinus không bay được, nhưng có thể nhấp nháy để thu hút những con đực cùng giống.