Bioluminescencyjny śluz wieloszczeta bazuje na samozasilającym się procesie

Przestraszone, wieloszczety Chaetopterus wytwarzają lepki śluz, który emituje długo utrzymujące się niebieskie światło. Najnowsze badania pokazały, jak wieloszczet uzyskuje i podtrzymuje świecenie. Wiele wskazuje na to, że to samozasilający się proces.

[...] Świecenie tego zwierzęcia nie występuje jak u większości bioluminescencyjnych organizmów w postaci błysków, ale utrzymującego się przez długi czas blasku - wyjaśnia dr Evelien De Meulenaere z Instytutu Oceanografii Scrippsów.

Zrozumienie mechanizmów tego luminescencyjnego procesu może pozwolić na zaprojektowanie świetlików [light sticks], które będą działać nawet kilka dni lub, po optymalizacji, przyjaznego dla środowiska oświetlenia ogrodowego czy ulicznego.

Dr De Meulenaere miała zaprezentować ustalenia swojego zespołu na dorocznej konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Biochemii i Biologii Molekularnej w San Diego. Wydarzenie odwołano z powodu pandemii, ale w kwietniowym wydaniu The FASEB Journal ukazał się abstrakt jej wystąpienia.

Gdy stwierdzono, że produkcja światła nie ma związku ze szlakami metabolicznymi wieloszczeta, naukowcy zdali sobie sprawę, że śluz musi zawierać własne źródło energii. Dalsze prace pokazały, że wydzielina zawiera kompleksującą jony żelaza ferrytynę. Podczas eksperymentów sztuczny dodatek żelaza nasilał zaś produkcję światła.

Ostatnio zespół zauważył, że wystawienie ferrytyny na oddziaływanie niebieskiego światła zwiększa dostępność żelaza (następuje uwalnianie Fe²⁺ z białka, a Fe²⁺ aktywują produkcję światła) i że ekspozycja śluzu na niebieskie światło wywołuje wzmożone świecenie utrzymujące się parę minut.

Rozwiązania bazujące na tym mechanizmie można by aktywować zdalnie za pomocą zapoczątkowującego i podtrzymującego proces niebieskiego światła. Gdy zrozumiemy, jak działa naturalny system, będziemy mogli wykorzystać te informacje do opracowania źródła światła, które podziała długo, a jednocześnie będzie biodegradowalne i ładowalne.

De Meulenaere wspomina także, że warto wykorzystać bioluminescencję wieloszczeta do stworzenia biomedycznych systemów reporterowych. Ze względu na wrażliwość na żelazo, taki system można by np. zastosować do testowania niedoborów tego pierwiastka lub toksyczności.

wieloszczet Chaetopterus śluz bioluminescencja system reporterowy źródło światła Evelien De Meulenaere