Lebewesen erzeugen mithilfe biochemischer Reaktionen Licht Warum manche Tiere funkeln

Bremen. Manche Lebewesen sind in der Lage, Licht zu erzeugen. Diese sogenannte Biolumineszenz wirft immer noch viele Fragen auf.
19.02.2014, 16:00
Lesedauer: 4 Min
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Warum manche Tiere funkeln
Von Jürgen Wendler

Um Licht zu erzeugen, nutzen Menschen heute in der Regel elektrischen Strom. Nur ein Teil der elektrischen Energie wird in Licht umgewandelt; darüber hinaus entsteht Wärme. Auch manche Lebewesen sind in der Lage, Licht zu erzeugen. Bei ihnen ist die Lichtausbeute allerdings im Verhältnis zur Wärmemenge um ein Vielfaches höher als zum Beispiel bei einer Glühlampe. Diese sogenannte Biolumineszenz wirft immer noch viele Fragen auf.

Wenn nachts auf der Straße ein Wildtier auftaucht und von Autoscheinwerfern angestrahlt wird, leuchten dessen Augen. Mit Biolumineszenz hat dies aber nichts zu tun; hier wird lediglich das vom Auto kommende Licht reflektiert. Auch Fluoreszenz – ebenfalls ein häufig zu hörender Begriff – ist etwas anderes. Bestimmte Stoffe leuchten, wenn sie ultravioletter Strahlung, die für das menschliche Auge unsichtbar ist, ausgesetzt werden. Man sagt dann, dass diese Stoffe fluoreszieren. Dabei wandeln Atome und Moleküle die unsichtbare Strahlung in sichtbares Licht um.

Biolumineszenz bezeichnet eine biochemische Methode, Licht zu erzeugen. Das heißt: Es kommt zu biochemischen Reaktionen, bei denen chemische Energie in Form von Licht abgegeben wird. Die Natur benötigt dazu eine chemische Substanz, ein sogenanntes Luziferin, das in der Lage ist, Licht zu erzeugen, und ein Enzym, eine Luziferase, die die entsprechende chemische Reaktion ermöglicht. In der Regel ist an der Reaktion Sauerstoff beteiligt; das Luziferin wird oxidiert.

Experte aus Bremen

Ein Wissenschaftler, der sich schon lange mit dem Phänomen der Biolumineszenz beschäftigt, ist der Biologie-Professor Victor Benno Meyer-Rochow. Der Neuseeländer kam 2001 an die Jacobs University und übernimmt demnächst eine neue Stellung als Direktor eines Forschungsinstituts und des dazugehörigen botanischen Gartens auf der japanischen Insel Hachijo-jima. Dort wird er sich unter anderem mit sieben verschiedenen Arten von Pilzen befassen, die nachts ein gespenstisches Licht verbreiten.

Wie Meyer-Rochow erklärt, kann es sich sowohl beim Luziferin als auch bei der Luziferase um eine ganze Reihe unterschiedlicher Stoffe handeln. So vielfältig die Reaktionsmöglichkeiten seien, so breit sei die Palette an möglichen Zwecken. Forschern stelle sich unter anderem die Frage, warum die Biolumineszenz bei bestimmten Arten auftauche, während man sie bei anderen – so zum Beispiel bei den mehr als 30000 wissenschaftlich beschriebenen Arten von Spinnentieren – vergebens suche.

Nachgewiesen ist das Phänomen der Biolumineszenz nach den Worten des Professors unter anderem bei Knochenfischen, Quallen, Garnelen, Würmern, Insekten, Pilzen und Bakterien, nicht aber bei Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren. Entstanden sei die Biolumineszenz wahrscheinlich bereits in einer frühen Phase der Entwicklungsgeschichte des Lebens bei Bakterien. Weil Sauerstoff besonders reaktionsfreudig sei, sei er für die frühen Organismen ein Problem gewesen. Die Biolumineszenz sei ein Weg gewesen, ihn zu verarbeiten und so unschädlich zu machen, sagt Meyer-Rochow.

Das auf biochemischen Weg erzeugte Licht ist nach seinen Angaben meist blau, grün, gelb oder orangefarben. Seltener sei rotes Licht. Besonders häufig kommt Biolumineszenz bei Tieren in den Tiefen des Ozeans vor. Dies hängt damit zusammen, dass es ab einer bestimmten Tiefe, etwa einigen Hundert Metern, völlig dunkel ist. Die Arten, in denen die biochemischen Reaktionen im Meer genutzt werden, sind sehr unterschiedlich, wie Meyer-Rochow erklärt.

So verfügten zum Beispiel in der Tiefsee heimische Anglerfische am Kopf über ein angelartiges Gebilde, das von leuchtenden Bakterien besiedelt werde. Vermutlich helfe das Licht den Fischen, Beute anzulocken. Tintenfische wiederum nutzten Licht außerhalb der Zellen ihres Organismus, nämlich das Licht der ausgeschiedenen Leuchttinte, um mögliche Feinde zu blenden.

Käfer mit besonderen Zellen

Dass Tiere wie Leuchtkäfer Licht aussenden können, verdanken sie nach Darstellung des Wissenschaftlers besonderen Zellen ihres Körpers. Das rhythmische Blinken mancher Leuchtkäfer diene vor allem der Kommunikation mit dem anderen Geschlecht. Dass sich der Einsatz des Lichts zum Beutefang nicht auf den Lebensraum Meer beschränkt, beweisen laut Meyer-Rochow unter anderem die sogenannten „glowworms“ in Neuseeland, Larven der Pilzmückenart Arachnocampa luminosa. Sie leuchten blaugrün und umgeben sich mit zahlreichen langen Klebfäden. Kleine Fluginsekten, die den Larven als Nahrung dienen, werden vom Licht angezogen und mithilfe der Fäden gefangen.

Warum die Pilze auf der etwa 300 Kilometer südlich von Tokio gelegenen Insel Hachijo-jima leuchten, ist nach den Angaben des Biologen eine offene Frage. Es gebe eine ganze Reihe von Theorien, darunter zum Beispiel die, dass die Pilze auf diese Weise Fliegen anlockten, die Sporen fräßen und zu deren Verbreitung beitragen könnten. Möglich sei aber auch, dass durch das Licht Schlupfwespen angelockt würden, die ihre Eier in anderen Tieren ablegten. Dies könne verhindern, dass diese Wirtstiere Fraßschäden an den Pilzen anrichteten.

Dass es bei der Biolumineszenz nicht nur um Grundlagenforschung geht, zeigen nach den Worten von Meyer-Rochow Bestrebungen, Lumineszenzgene von Tieren zu isolieren und in Tumorzellen einzuschleusen. Ziel sei es, auf diese Weise das Auffinden von Metastasen zu erleichtern.

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