به نام خداوند جان و خرد

1. به نام خداوند جان و خرد Mehran rezaei

2. تولید نور و اعضای نوری در حشراتBioluminescence in Insects مهران رضایی بهار 1392 Mrn.rezaei@gmail.com www.insectologist.blogfa.com

3. عناوین مورد بحث : تولید نور در موجودات مختلف محل اندامهای نوری ساختار اندام نوری منشأ اندام های نوری مکانیسم تولید نور رنگ نور تولیدی کنترل تولید نور اهمیت تولید نور کاربرد تولید نور در علوم مختلف

4. تولید نور در موجودات مختلف : تولید نور توسط باکتریها، قارچها، ژله ماهیها، حشرات، جلبکها، ماهیها، صدفهای خوراکی، حلزونها، سخت پوستان و... انجام می شود. قارچهای نورزا مثل Armillariamellea و Mycenaspp. نوری مداوم را در اندامهای باردهی و میسلیوم هایشان تولید می کنند. نماتدهای جنس Neoaplectana , Steinernema و Heterorhabditis دارای رابطه همزیستی با باکتریهای نورزا مثلXenorhabdus luminescence می باشند که در نتیجه تولید نور می کنند. در طبیعت هیچ گونه گیاه گلدار،پرنده،خزنده، دوزیست و یا پستاندار نورزا وجود ندارد.

5. BioluminescenceMushroom

6. Steinernema Beneficial Nematodes

7. Aequoreavictoria (crystaljelly)

8. Arrow Worm( Chaetognatha )

9. پدیده تولید نور در حشرات بسیار پیشرفته است. این پدیده در تعدادی از پادمان(Onychiurusarmatus)،نیم بالپوشان (Fulgoralanternaria) در تعدادی از لاروهای دو بالانمتعلق به خانواده های Platyuridae و Bolitophilidae و در تعداد نسبتاً زیادی از سخت بالپوشان دیده می شود. راسته سخت بالپوشان بزرگترین گروه تولید کنندگان نور را تشکیل می دهند. بهترین حشرات شناخته شده از این گروه به خانواده های Lampyridae : Elateridae، Phengodidaeو ِDrilidae تعلق دارند. تولید نور در حشرات :

10. در لارو بعضی از پشه های تیره ی Tipulidae تولید نور دیده می شود.در حشرات پست پادمان تولید نور به وسیله تمام قسمت های بدن و پاها صورت می گیرد و در این حشرات منبع تولید نور احتمالاً اجسام چربی موجود در بدن می باشد چنانکه در لارو Ceroplastestestaceusقشر خارجی و قسمت جلوی قشر داخلی اجسام چربی نورانی می باشد. ولی در حشرات کامل به علت حل شدن اجسام چربی در دوره ی لاروی تولید نور نیز از بین می رود.در لارو پشه های Bolitophilaluminosaاز تیره ی Tipulidaeانتهای 4 لوله ی مالپیگی منبع تولید نور می باشد.

11. در سوسک های Lampyris و Pyrophorus و Luciola خاصیت تولید نور از مرحله ی تخم مشاهده می شود عضو تولید نور در این حشرات عبارت از یک طبقه سلولی است که در زیر کوتیکول بی رنگ و شفاف قرار گرفته است و سلول های نورانی مزبور (Cellules photogenes) از تغییر شکل اجسام چربی بوجود آمده و سطح آنها را دانه های چربی انشعابات متعدد عصبی و موی تراشه ها می پوشانند زیر سلول های نورانی یک طبقه سلول های مملو از بلورهای کسانتین (Xanthine) و املاح اوره قرار گرفته است که دارای خاصیت انعکاسی می باشد.

12. تولید نور در حشرات اختیاری است و شدت آن در نتیجه ی کم و زیاد شدن جریان هوا در موی تراشه ها به وسیله ی حشره و همچنین در اثر کنترل مراکز عصبی تغییر پیدا می کند چنانکه در پادمان (Collembola) در صورت تحریک حیوان به شدت درخشندگی آن افزوده می شود و در سخت بالپوشان کنترل عصبی اعضای تولید نور بیشتر و منظم تر می باشد در Lampyris وPyrophorua تولید نور از چند ساعت در روز تجاوز کرده و به اختیار حشره می باشد در Luciola در صورتی که سر حشره در روشنایی و بدن آن تاریکی نگه داری شود خاصیت تولید نور متوقف می گردد.

13. Onychiurusarmatus

14. Onychiurusarmatus

15. Fulgoralaternaria

16. Fulgoralaternaria(fulgaridae)

17. Family Bolitophilidae

18. Lampyridae (Firefly)

19. Lampyridae (Firefly)

20. Family drilidae

21. FamilyPhengodidae

22. FamilyPhengodidae

23. Onychiurus (ازپادمان) از تمام قسمتهای بدن و پاها نور تولید می کند. در Photuris از خانواده Lampyridae افراد نر دو جفت اندام نوری (در زیر ششمین و هفتمین حلقه شکم) دارند در حالیکه ماده ها تنها یک جفت اندم نوری دارند. لاروها هم یک جفت اندام نوری کوچک در هشتمین حلقه بدن دارند. لاروها و ماده های بالغ خانواده Phengodidae دوازده جفت اندام نوری دارند که یازده جفت آنها در سطوح جانبی قفس سینه و شکم قرار دارند و جفت دیگر در روی سر قرار دارد. در Fulgora اندام نوری روی سر قرار گرفته است. محل اندامهای نوری :

24. اعضای تولید نور مخصوصاً در سخت بالپوشان رشد زیاد کرده و از نظر جلب جنس مخالف برای جفت گیری اهمیت زیاد دارند. در راسته ی سخت بالپوشان گونه های نورانی معمولاً از دو تیره ی Lampyridae و Elateridae می باشند. در حشره معروف به کرم شب تاب Lampyrisnoctilucaو Luciola و Phausissplendidulusاز خانواده ی Lampyridae اعضای تولید نور در زیر مفصل های شکم متمرکز می باشند. ولی در جنس Pyrophorus از Elateridae یک جفت اندم نوری در طرفین قاعده پیش قفس سینه در سطح پشتی قرار دارد و یک اندام سوم که در وسط اولین حلقه شکمی قرار دارد.در سوسک معروف به Cucujo از امریکای مرکزی به نام Alausoculatusاز خانواده Elateridae اعضای تولید نور به شکل دو چشم نورانی درروی پیشگرده مشاهده می شود.

25. Lampyrisnoctilucaکرم شب تاب

26. Pyrophorus

27. AlausoculatusCucujo

28. ساختار یک Photocyte

31. منشا اندام های نوری: در Onychiurus(Lipura)armatus به نظر میرسد اجسام چربی منبع تولید نور باشند. در نمونه ای Mycetophilid(پشه های قارچ خوار) به نام Ceroplatustestaceus قشر خارجی و قسمت جلویی قشر داخلی اجسام چربی در لاروها نوری مداوم و بسیار ضعیف را تولید می کنند. در Lampyris اندام مولد نور در سوسکهای بالغ از تغییر سلولهای اجسام چربی که قبلاً در لاروها وجود داشته اند، ایجاد می شوند. درBolitophila(Arachnocampa) luminosa بخش های انتهایی چهار لوله مالپیگی طویل و مارپیچ به ساختار های مولد نور میله ای شکل و ضخیم تغییر یافته اند. Phrixothrix(از Phengodidae) توده های سلولی گرد و کوچکی با تجهیزات تراشه ای خاص وجود دارند.

32. مکانیسم تولید نور : علت تولید نور در سلول های فتوژن نتیجه ی اکسیده شدن ماده ی چربی به نام لوسیفرین (Luciferine) به وسیله دیاستاز مخصوص لوسیفراز (Luciferase) می باشد.

35. شدت نور تولید شده در حشرات نسبتاً زیاد و در قوی ترین آنها مانند Pyrophorus بالغ بر 0/027027 شمع می باشد. راندمان نور تولید شده نسبت به هزینه ی آن در حشراتبی نهایت بیشتر و با صرفه تر از نورهای مصنوعی تولید شده به وسیله ی انسان می باشد. نور تولید شده به وسیله ی کرم شب تاب و سایر سخت بالپوشان سرد بوده و دارای طیف (Spectre) کوتاه می باشد رنگ اشعه نورانی بسته به گونه ی حشره متفاوت و معمولاً سبز آبی و یا مایل به قرمز می باشد.تولید نور در بعضی از حشرات مخصوصاً لارو پروانه ها گاهی مربوط به فعالیت باکتری های فوتوژن می باشد. این باکتری ها بعضی به صورت عوامل بیماری زا (Phathogenes) و برخی به حالت همزیستی (Symbiose) در داخل سلول های بدن فعالیت می کنند.

36. رنگ و طیف نور تولیدی : در بسیاری از حشرات رنگ نور تولیدی زرد- سبز است. لاروها و ماده های بالغ Phrixothrix (ازPhengodidae) دو جفت اندام نوری موجود در روی قفس سینه و شکم نور سبز تا نارنجی تولید می کنند در حالیکه یک جفت اندام نوری موجود در روی سر نور قرمز تولید می کنند. نور تولیدی توسط (Arachnocampa(Bolitophila ( از دو بالان) آبی- سبز است . نور تولیدی توسط Fulgoraسفید است. طیف نوری درPhotinus520 تا 650 میکرومتر ودرLampyris518 تا 656 میکرومتراست . در Pyrophorus نور از اندام های موجود در قفس سینه با طول موج 505 تا 650 میکرومتر خارج می شود ولی از اندامهای نوری موجود در روی شکم با طول موج 540 تا 645 میکرومتر خارج می شود.

38. کنترل تولید نور : حتی در فرمهای ابتدایی حشرات مثل پادمان، تولید نور تابع برخی درجات تنظیم توسط حشره است. در سوسکها نورزا تولید نور کاملاً تحت کنترل حشره است. با اینکه مشخص شده تولید نور در این حشرات تحت کنترل سیستم عصبی است ولی مکانیسمی که توسط آن سیستم عصبی موجب کنترل تولید نور می شود دقیقاً مشخص نیست.

39. اهمیت تولید نور در حشرات : پیغام جفتگیری جلب طعمه دفاع

40. پیغام جفتگیری

41. جلب طعمه

42. دفاع درrailroadworms (Phengodidae)روشنایی حاصل از اندامهای نوری کناری بدن یک واکنش دفاعی می باشد و درخشش ناگهانی می تواند موجب دور کردن دشمن شود.

43. کاربرد تولید نور در علوم مختلف : تحقیقات فضایی بررسی امکان حیات در دیگر سیارات تحقیقات دارویی تشخیص سلولهای سالم و سرطانی مدیریت آفات تعیین الگوی توزیع آفات با استفاده از پروتئین GFP

44. نمایش فیلم

45. خلاصه مطالب : (Bioluminescence) پدیده انتشار نور توسط موجودات زنده است. این پدیده در موجودات مختلفی دیده می شود ولی در حشرات بسیار پیشرفته است. حشرات اندامهای نوری خاصی دارند که نور تولید می کنند. این اندامها ممکن است در هر دو جنس وجود داشته باشد و یا اینکه مختص افراد ماده و فرمهای نابالغ باشد . هر اندام نوری شامل تعدادی سلول بزرگ است که Photocyte نامیده می شوند و دقیقاً در زیر اپیدرم قرار دارند. سه ماده در تولید نور طبیعی نقش دارند: لوسیفرین، لوسیفراز و اکسیژن. پیش ماده لوسیفرین در حضور آنزیم لوسیفراز اکسیده شده و نور تولید می شود. تولید نور در حشرات اختیاری است. در بسیاری از حشرات ، نور تولیدی توسط اندامهای نوری زرد- سبز است. نور ممکن است به عنوان پیغام جفتگیری، برای جلب شکار یا دفاع از خود به کار گرفته شود. پدیده تولید نور به عنوان ابزار علمی ارزشمندی در علوم مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

46. با تشکر Mehran_rezaie2010@yahoo.com