Phát hiện mới về hiện tượng phát quang dưới biển

Hiện tượng phát ánh sáng ở các sinh vật sống hay còn gọi là hiện tượng phát quang sinh học khá phổ biến, đặc biệt là ở các loài sinh vật biển. Chúng ta vẫn biết rằng ánh sáng được sinh ra từ các phản ứng hóa học trong đó phân tử ôxy đóng một vai trò quan trọng.

Trong thế giới loài vật, các phản ứng hóa học này xảy ra trong các tế bào phát quang đặc biệt gọi là photocyte. Chúng tập trung thành các cơ quan ánh sáng phức tạp trong đó cường độ của ánh sáng được điều chỉnh bởi các xung thần kinh. Ánh sáng có thể được điều chỉnh với sự hỗ trợ của cơ quan phản xạ, thấu kính cũng như bộ lọc. Nhờ đó, sinh vật có thể điều chỉnh bước sóng, sự khuếch tán cũng như cường độ của ánh sáng tùy theo nhu cầu. Nhưng cơ chế chính xác nằm sau những quá trình này vẫn còn là bí ẩn.

Jenny Krönström – nhà nghiên cứu tại Khoa động vật học thuộc Đại học Gothenburg đã đặt thêm một miếng ghép đúng chỗ bằng cách nghiên cứu cơ quan ánh sáng của loài sứa, giáp xác và cá biển. Trong luận điểm của bà, bà tiết lộ rằng nhuyễn thể và giáp xác phát quang được trang bị những cơ đặc biệt điều chỉnh cường độ ánh sáng thông qua sự co giãn của cơ.

Cơ điều chỉnh ánh sáng ở loài nhuyễn thể phát quang. (Ảnh: Jenny Kronstrom)

Nitơ ôxit cũng được cho là giữ một vai trò quan trọng trong quá trình phát quang sinh học của nhuyễn thể. Nó được sản xuất trong các mao mạch nhỏ giữ cho tế bào photocyle luôn được cung cấp ôxi cùng với các cơ đóng đặc biệt, gọi là cơ vòng nằm ở những điểm nơi mao mạch vận chuyển máu đến cho tế bào photocyte của nhuyễn thể. Thí nghiệm thực hiện đối với các tác nhân nói trên làm cho cơ vòng đóng hoặc mở đã cho thấy khi cơ vòng mở, nhuyễn thể bắt đầu phát sáng, có lẽ do dòng máu ôxi hóa đến photocyte được tăng cường.

Do hiện tượng phát quang sinh học phát triển độc lập ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình tiến hóa, nên các loài khác nhau cũng phát triển các phương thức điều chỉnh và phát sáng khác nhau. Nghiên cứu của Jenny Krönström đã cho thấy rằng nitơ ôxit cũng có các tác động khác nhau đối với các loài khác nhau. Sống trong vùng biển khá sâu, nitơ ôxit lại hạn chế phản ứng ánh sáng ở cá lưỡi rìu màu bạc Argyropelecus olfersii, trong khi nó lại có tác động ngược lại, kích thích phản ứng ánh sáng ở loài cá Porichthys notatus.

Ánh sáng sinh học không chỉ hữu ích đối với bản thân các sinh vật, nó giữ vai trò giống như ngọn đuốc sinh học, biện pháp ngụy trang hoặc phương tiện giao tiếp. Các vật chất tham gia vào phản ứng phát quang hóa học cũng đồng thời có ích trong sinh học phân tử hiện đại. Sự khám phá ra protein phát quang xanh, sản xuất ra ánh sáng xanh lá cây ở loài sứa, đã mang lại giải thưởng Nobel hóa học năm 2008.