Chemie na louce - jak svítí světlušky?

Střízlivým označením pro romantické blikání světlušek je bioluminescence. Co umožňuje světluškám svítit? (délka blogu 5 min.)

Z dálky a v noci vypadají romanticky a tajuplně. Z blízka a za světla je nejspíš rozezná málokdo - brouk,  který umí svítit a jmenuje se (jak jinak) světluška, je nenápadný a ze všeho nejvíce laikovi připomíná … jiné brouky. Světlo produkují jak samci tak samičky. Využívají k tomu chemickou reakci, která se neobejde bez tajuplně znějící sloučeniny - ATP.

ATP - adenosintrifosfát

Adenosintrifosfát je chemická látka, která v živé přírodě funguje jako nabíječka.

Zkratka ATP pochází z angličtiny a označuje adenosine triphosphate. Skládá se z několika dílů, z adeninové části (na obrázku označené červenou barvou), cukru ribózy (na obrázku modře) a trojice fosfátů navázané na pátém atomu uhlíku (na obrázku žlutě).

Nejdůležitější vlastnosti je to, že se dokáže rozkládat z trifosfátu na difosfát. Přitom dochází k uvolnění značného množství energie - baterie se vybíjí. Tuto energii umí využívat téměř všechny typy buněčných pochodů. Při opačném procesu, přeměně zpátky na trifosfát, se energie naopak spotřebovává. Baterie se znovu  nabíjí a čeká na další “použití”.

Právě tuto energii, která se uvolňuje při odštěpení fosfátu, používají světlušky při důmyslné chemické reakci, která produkuje jejich typické nazelenalé světlo.  

Bioluminescence

Biologické procesy, které jsou doprovázeny vznikem světla, se jmenují bioluminiscence. Princip tohoto je vlastně poměrně jednoduchý. Vyzařování světla je výsledkem oxidace chemické sloučeniny luciferinu za přítomnosti enzymu luciferázy.

Při oxidaci luciferinu vzniká nabuzená forma  molekuly, která je ve vzorci označená značkou P*. V tomto stavu není molekula moc šťastná a tak se snaží přebytečné energie zbavit. Během krátké doby (řádově zlomky vteřin) uvolňuje energii ve formě fotonu (označeného na vrchním obrázku písmeny hv).

Při této reakci se vyzařuje až 98 % uvolněné energie ve formě světla a jen zhruba 2 % jako teplo. Je to tedy neobyčejně efektivní proces. Pro zajímavost - když rozsvítíte obyčejnou žárovku, promění se na světlo jen několik málo procent dodané energie - většina se přemění na teplo. Právě proto se světlu, jaké používají světlušky, říká “studené”. Není to dáno jeho barvou (jak jsme zvyklí označovat barvu světla výbojek a zářivek), ale nízkým podílem tepla, které doprovází jeho vznik.  

Světlušky - mistři recyklace

Světlušky si svého luciferinu váží a pečlivě ho recyklují. Samozřejmě to nedělají vědomě, pomáhají jim v tom přírodní zákony a chemické procesy. Podobně jako se dá vybíjet a nabíjet molekula ATP, probíhá také vybíjení a nabíjení světluščiny baterky. Luciferin, který se oxidoval na oxiluciferin, se dá regenerovat, takže je brouk zásoben dalším čerstvou chemikálií.

Maximum aktivity světlušek se dá pozorovat na přelomu června a července. Najít se dají na loukách nebo ve smíšeném lese - čistě jehličnaté porosty se jim prý nelíbí.

Většinu svého života (1-3 roky) prožijí svítící broučci ve formě larev. Pro zahradníka je jistě zajímavé, že se živí šneky, které usmrcují jedovatým kousnutím. Poté se zakuklí a po týdnu se vylíhne dospělý jedinec. Ten už nežere a svůj další krátký život čerpá ze zásob, které si uložil v “mládí”, když byl larvou. Létat umí mimochodem jen samci. Samičky sedí na listech a jen pro ně krásně září.