暖かい夏の夜、野原のあちらこちらでホタル（学名ホタル）が遠雷のように点滅します。 ホタルを一匹捕まえて瓶に入れて観察します。 ホタルの光は神秘的な黄緑色の光を放ちます。 光は奇妙に冷たそうに見えますが、実際はそうなのです。
ホタルの光は似ていない 日光：光りますが、ほとんど温まりません。 驚くべきことに、それは本当です。ホタルは甲虫の一種です。
ホタル
ホタルの種類は 2,000 種以上います。 成虫は褐色または黒色で、大きさは1.5センチメートルに達します。 ホタルの幼体は、地面に隠された卵から孵化します。 昆虫らしく、卵は成体ではなく幼虫に孵化します。 幼虫の色は成虫と同じで、原則として茶色ですが、幼虫の形は平らです。 ホタルの種類によっては、幼虫が常に光ります。
ホタルはどうやって光るの？
光は、光細胞と呼ばれる特別な細胞によって、ホタルの腹部の表面の一部から放出されます。 光細胞内の 2 つの化合物、ルシフェリンとルシフェラーゼは相互作用して光エネルギーを生成します。 「ルシファー」という言葉はラテン語で「光をもたらす者」を意味します。 反応中に生成されるエネルギーはルシフェリン分子内の原子を励起し、光子を放出します。 光細胞の層の下には、白質で満たされた他の細胞の層があります。 この層は光反射板として機能します。 他にもあります
「彼は、ちらちらと点滅する瓶を厳粛にナイトテーブルに置き、鉛筆を手に取り、熱心にノートに何かを書き始めました。
ホタルが燃えては消え、また燃えてまた消え、少年の目の中で3ダースの緑色の光が点滅して消え、そして彼はすべてを書きました - 10分、20分かけて走り書きし、一行ずつ修正し、書き留めて書き直しました彼がとても貪欲に情報を集めたので、私は夏の間中急いで貯めました。
トムは横たわり、うっとりして、瓶の中で震え、燃え上がり、凍る小さな生きている火から目を離さず、ついには肘にもたれて眠りに落ち、ダグラスは書き続けました...」
ホタルに対する私の興味は突然生じ、最近レイ・ブレドブリーの素晴らしい本「タンポポのワイン」を読んだ後、この一節がきっかけでした。
ホタルが瓶の中で本当に光るのかどうか興味がありました。
さよなら？ そして、なぜそれらは光るのでしょうか？
これについてさまざまなサイトでさまざまな情報を読んだ後、私の意見として最も興味深い情報をすべて自分の投稿に集めたので、それを共有します。
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夏、夕方、暗くなると、野原でホタルが小さな稲妻のように点滅します。 子供の頃、誰もがこれらのユニークな昆虫を瓶に集め、その光り方に憧れました。 そしてもちろん、なぜ光るのかと疑問に思いました。
合計で約 2000 種のホタルが知られており、それぞれが燐光を発する能力を持っています。 ほとんどの場合、これらの甲虫の発光器官である発光器は腹部の端にあります。
フォトフォアは3つの層で構成されています。 最下層のミラーは光を反射することができます。 上部は半透明のキューティクルです。 中間層には、光を生成する光生成細胞が含まれています。 ご覧のとおり、フォトフォアのデザインは通常の懐中電灯に似ています。
このタイプの発光は生物発光と呼ばれ、酵素ルシフェラーゼの存在下で細胞内酸素とカルシウム、アデノシン三リン酸（ATP）分子、色素ルシフェリンが結合した結果として発生します。
ホタルの放つ光は冷たい。 いつもと違って 電灯エネルギーの大部分が無駄な熱に変わり、効率が 5% ～ 10% であるのに対し、ホタルは消費されたエネルギーの 87% ～ 98% を光放射に変換します。
これらの昆虫の発光は、500 ～ 600 nm の波長に相当する、スペクトルの可視黄緑色部分に属します。
ホタルの多くの種は、光の強度を増減したり、断続的な光を自由に発することができます。 いつ 神経系カブトムシが光を「オン」にする信号を出すと、酸素が発光胞に集中的に流れ込み始め、「オフ」にするためには供給を止めるだけで十分です。
昆虫には肺がなく、酸素は特別な管である気管を通じて伝達されます。 酸素の供給はミトコンドリアで行われます。 素早い選択のために 必要な数量ホタルの体は酸素を必要とする一酸化窒素を生成し、ミトコンドリアに入り酸素をミトコンドリアから追い出します。
生物発光はホタルの性間コミュニケーションの手段です。 昆虫は自分の位置を知らせるだけでなく、特別な点滅周波数によってパートナーを区別します。 熱帯および北米産のホタルは、パートナーのために合唱セレナーデを演奏し、群れ全体として同時に点滅することがあります。 女性の群れも同じ軽快な音楽で彼らに応えます。
もちろん、なぜ自然がホタルにそのような能力を与えたのかは興味深いです。 興味深い機能。 結局のところ、光は食べ物を探すのに役立ちませんし、犬を怖がらせたり、 大きな猫。 ほとんどの科学者は、この独特の方法でカブトムシが交尾のために異性の個体を引き寄せると仮定する傾向があります。 ホタルの種類が異なれば、光り方が異なり、点滅する間隔も異なるため、これにより種内での交尾を確実に行うことができます。
いくつかの 外来種ホタルは同期して発光することができます。 たとえば、タイでは次のような写真を見ることができます。ホタルが 1 本の木に大量に集まります。 まず、それぞれの昆虫は、独自の特定のリズムで光のフラッシュを発します。 しかし、しばらくすると、数匹のカブトムシが同期して点滅し始め、残りのカブトムシもそのリズムに加わります。 結果のツリーは次のようになります クリスマスツリー、まるで花輪で飾られているかのように、毎秒点滅します。
科学者たちは、発光の原因となる遺伝子を分離することにも成功しました。 それは植物への輸送に成功し、その結果、農園全体が夜に光りました。
多くの熱帯ホタルの種が発する光は非常に明るいです。 ブラジルに定住した最初のヨーロッパ人は、ろうそくのない時代にホタルで家を照らしました。 彼らはまた、アイコンの前のランプを埋めました。 ジャングルを夜に旅するインディアンは今も絆を保っている 親指大きなホタルの足に。 その光は道路を視認するのに役立つだけでなく、ヘビを撃退する可能性もあります。
昆虫学者のエブリン・チスマンは1932年に、特に大きなホタルが生息する南米や西インド諸島の一部の風変わりな女性たちが、夜のお祝いの前に髪やドレスをこれらの昆虫で飾り、彼女たちの身に着けている生きた宝石がダイヤモンドのように輝いたと書いている。
ハートフォードシャー大学の英国の遺伝学者は、 遺伝子工学クリスマスツリーの針が自ら光を発するようにします。 これを行うために、彼らはクラゲとホタルから採取した2つの遺伝子をトウヒの木に移植する予定です。 そのうちの 1 つは緑色蛍光タンパク質の生成を担当し、2 つ目は酵素ルシフェラーゼを生成します。
必要な遺伝子を運び、木のDNAに組み込む無害な細菌を若い芽に感染させることが計画されている。 次に、肥料に含まれる化学物質ルシフェリンを使用して酵素が活性化され、その結果、光るタンパク質が点灯します。 その結果、修正された針は暗闇でも日光でも光ります。
このアイデアがどれほど素晴らしいように見えても、それを開発する際、科学者は以前の成功したアイデアに依存しました。 科学的作品。 以前は、暗闇で光るシルク、ジャガイモ、さらにはマウスや子豚も同様の方法で作られていました。
光るシルク
光るクラゲの遺伝子を持つ豚
プロジェクトの作者が考えている唯一の問題は、素晴らしいクリスマスツリーの価格です。 彼らの計算によると、そのような木の価格は約320ドルであり、誰もがそれを買う余裕があるわけではありません。 しかし、彼らはこれを信じています 珍しい製品いずれにせよ、需要はあるでしょう。
このアイデアには発展の可能性があります。 結局のところ、青色と赤色の蛍光タンパク質が自然界で発見されたのは、それほど前のことではありません。 将来的にはクリスマスや クリスマスツリー、マルチカラーの輝きを放ちます。
そしてこの写真、星空みたいですよね！
ワイトモ洞窟(ワイトモ洞窟) - 同じ名前の村と有名なカルスト洞窟。ニュージーランド北島、テ クイティの町の北西 12 キロメートルにあるワイカト地方南部の主要な観光スポットです。
ここはツチボタルの洞窟です。 ニュージーランド。 そこには驚くべき生き物、アラクノカンパ・ルミノーサが生息しています。 ニュージーランドでしか見られないホタルです。 その緑と青の輝きは、洞窟の屋根のように見えます。 星空凍るような夜に。
これは、科学者によると、主に空腹時に光るホタル、アラクノカンパ ルミノーサの幼虫がいる洞窟の天井の様子とまったく同じです。 さらに、飢餓が深刻であればあるほど、その輝きはより明るくなります。
ホタルは特定のエリアに現れたり消えたりすることがあります。
彼らの生息地は大草原、草原、パンパです。
いろいろな品種ホタルは、南北アメリカ、ヨーロッパ (イギリス)、ロシア、アジア (中国、マレーシア、インド)、ニュージーランド、オーストラリアで見られます。
ホタルはカタツムリを狩る 小さいサイズそしてナメクジ、そして彼らはそのような場所で探す必要があります、この獲物。 昆虫が観察しやすいのは5月から7月の時期です。 ホタルは夕方、暗くなってから約2時間見られます。 森ではホタルが見つかる可能性ははるかに低いです。 開けた土地草で覆われていたり、生垣の近くにあったり。 しかし、肥沃な土地の近くには昆虫は見つかりません。 農業.
マレーシアのホタルのコロニー
マレーシアのクアラ・セランゴール近く、マラッカ海峡沿岸の小さな集落カンプン・クアタン付近で、ホタルの大群落が見つかった。 これらのホタルはヤツメホタル科に属します。 この昆虫のコロニーは、20 世紀の 70 年代に昆虫学者の興味を呼び起こしました。
この場所で現在一般公開されている自然公園は、熱帯林と湿地林が組み合わさったものです。 ホタルは、この 296 ヘクタールの保護区のマングローブ林にのみ生息しています。 日中はマングローブの木の隣に生えている草の中へ移動します。 夜になると、彼らは川岸のマングローブ林に移動します。 木の上で彼らは葉の樹液を食べます。 この昆虫の雌と雄は、暗闇の中で緑色がかった光のちらつきで輝き、互いに引き寄せて交尾します。
それぞれの木には異なる亜種のホタルが生息している可能性があり、これはホタルのちらつきによってわかります。別の亜種のホタルの輝きとは、ちらつきの周波数が異なります。
2000 年以降、保護区内のホタルの数は大幅に減少しました。 地元住民は川上流のダム建設が原因とみている。
イギリスのホタル
Lampyris noctiluca 科のホタルはイギリス諸島で見られます。 この科のメンバーは石灰岩土壌を好むと考えられていますが、英国のさまざまな地域で観察されています。
ホタルは庭、生垣、鉄道の堤防などで見られます。 ほとんどの場合、放棄された場所で見つけることができます 鉄道。 昆虫は、スコットランドとウェールズの急な崖、森林地帯、ヒース、峡谷でも観察されます。
ホタルは英国によって保護されているジャージー島にも生息しています。
一般に、ホタルはイギリス諸島の南部でよく見られます。
美しく神秘的なホタルは私たちの目を楽しませるだけではありません。 これらの生き物は、より深刻な問題を解決することができます。
夏の夕暮れ時、森の端、田舎道沿い、または草原で、運が良ければ、背の高い濡れた草の中に「生きている星」を見ることができます。 神秘的な「電球」をよく見ようと近づいて見ると、おそらく、茎の接合された腹部の発光端を備えた柔らかい虫のような体を見つけてがっかりするでしょう。
うーん...この光景はまったくロマンチックではありません。 ホタルは遠くから眺めるのが一番かもしれません。 しかし、緑がかった涼しい輝きで私たちを惹きつけてやまないこの生き物は何なのでしょうか？
情熱を燃やす
一般的なホタルは、ヨーロッパロシアのほとんどの地域で私たちの注目を集めているホタルで、ヤツメ科の甲虫です。 残念ながら、その名前は今日では明らかに時代遅れです。大都市近くの夏の別荘では、「生きたランタン」は長い間珍しいものになっています。
昔、ロシアではこの昆虫はイワノフ (またはイワノヴォ) ワームとして知られていました。 虫のような虫？ こんなことは可能でしょうか？ 多分。 結局のところ、私たちのヒーローはある意味で未発達な生き物です。 緑がかった「球根」は翼のない幼虫のような雌です。 彼女の無防備な腹部の端には特別な発光器官があり、その助けを借りて昆虫は雄を呼びます。
「私はここにいますが、まだ誰とも交尾していません」それが彼女の光の信号の意味です。 この「愛のしるし」が宛てられた相手は、普通のカブトムシのように見えます。 頭があり、翼があり、足が付いています。 彼は照明に満足していません - 彼はそれを使い道がありません。 彼の任務は、自由な雌を見つけて交尾し、子孫を残すことです。
私たちの遠い先祖たちは、昆虫の不思議な光にラブコールが込められていると直感したのかもしれません。 彼らがカブトムシの名前をイワン・クパラ（夏至の古代の異教の祝日）と関連付けたのも当然のことでした。
旧式では6月24日（新式では7月7日）に祝われます。 一年で最もホタルを見つけやすいのはこの時期です。 まあ、もしそれがシダの葉の上に座っていれば、遠くからそれは素晴らしいクパラの夜に咲くのと同じ素晴らしい花として通り過ぎることができます。
すでに述べたように、ヤナギドリは、約 2,000 種を数える発光ヤツムシ科の代表です。 確かに、輝きを放つ昆虫の多くは熱帯や亜熱帯を好みます。 ロシア沿海州に居ながらにして、これらのエキゾチックな生き物を鑑賞することができます。 黒海沿岸コーカサス。
暖かい夜にソチやアドラーの堤防や路地を歩いたことがある人なら、「ロシアのリビエラ」の夏の夕暮れを埋める小さな黄色がかったトレーサーライトに気付かずにはいられません。 この印象的なイルミネーションの「デザイナー」はルシオラ・ミングレリカという甲虫で、メスとオスの両方がリゾートの照明デザインに貢献しています。
北方のホタルの瞬きしない光とは異なり、南方人の性的信号伝達システムはモールス信号に似ています。 キャバリアは地上を低く飛行し、一定の間隔で捜索信号、つまり閃光を発し続けます。 新郎がたまたま茂みの葉の上に座っている婚約者の近くに来ると、彼女は特徴的な爆発で彼に反応します。 この「愛の兆候」に気づいたオスは、突然飛行コースを変更し、メスに近づき、求愛信号を送り始めます。点滅回数はより短く、より頻繁になります。
国々で 東南アジアホタルは、近くにいる仲間の信号に合わせて「ラブコール」を送信することができます。 その結果、印象的な写真が浮かび上がります。何千もの小さな生きている電球が、空中と樹上の中で同時に点滅し、消え始めます。 この不思議な光と音楽は、目に見えない指揮者がコントロールしているようです。
このような魅惑的な光景は、日本でも長い間多くの熱狂的なファンを魅了してきました。 毎年6月から7月に国内のさまざまな都市で開催されます 朝日パスする ほたるまつり- ホタル祭り。
通常、暖かい気候のとき、光る甲虫の集団飛行が始まる前に、人々は夕暮れ時に神社か神社の近くの庭に集まります。 原則として、「虫祭り」は新月に合わせて行われます。そのため、「無関係な」光が、生きた光のおとぎ話のショーから観客の気をそらさないようにします。 多くの日本人は、翼のある提灯は亡くなった先祖の魂であると信じています。
アニメ「火垂るの墓」より
代数との調和を信頼して...
言葉はなく、星は足の下で、木の上で、あるいは暖かい夜の空気の中でほぼ頭上をさまよっています。 - その光景は本当に魔法のようです。 しかし、この定義は科学とは程遠く、周囲のあらゆる現象の物理的性質を理解しようとする科学者を満足させることはできません。
「閣下」のヤツムシの秘密を明らかにする - これは、19 世紀のフランスの生理学者ラファエル デュボアによって設定された目標でした。 この問題を解決するために、彼は昆虫の腹部から発光器官を分離し、乳鉢で粉砕して発光する均質なパルプにし、さらに少量の添加物を加えました。 冷水。 「懐中電灯」はさらに数分間迫撃砲を照らし、その後消えました。
科学者が同じ方法でおかゆに熱湯を加えたところ、火はすぐに消えました。 ある日、研究者が「冷たい」モルタルと「熱い」モルタルの中身をテストのために組み合わせました。 驚いたことに、再び輝きが戻りました。 デュボアは、このような予期せぬ効果を化学的な観点からしか説明できませんでした。
生理学者は頭を悩ませた結果、「生きた電球」は 2 つの異なる化学物質によって「点灯」するという結論に達しました。 科学者はそれらをルシフェリンとルシフェラーゼと名付けました。 この場合、2 番目の物質が何らかの方法で 1 番目の物質を活性化し、発光させます。
「冷たい」迫撃砲ではルシフェリンがなくなったため輝きが止まり、「熱い」迫撃砲ではルシフェリンの影響下にあるため発光が止まりました。 高温ルシフェラーゼは破壊されます。 両方の乳鉢の中身を合わせると、ルシフェリンとルシフェラーゼが再び出会って「輝き」ました。
さらなる研究により、フランスの生理学者の正しさが確認されました。 さらに、ルシフェリンやルシフェラーゼなどの化学物質はすべての人の発光器官に存在していることが判明しました。 既知の種に生息するヤツメムシ さまざまな国そして異なる大陸でも。
昆虫の輝きの現象を解明した科学者たちは、最終的に「輝く人」のもう一つの秘密に迫りました。 上で説明したシンクロする軽音楽はどのようにして作られるのでしょうか？ 研究者らは、「火」昆虫の光器官を研究することで、神経線維が光器官とホタルの目とを接続していることを発見した。
「生きた電球」の動作は、昆虫の視覚分析装置が受信して処理する信号に直接依存します。 後者は光器官にコマンドを送ります。 もちろん、一匹のカブトムシが大きな木の樹冠や広大な空き地を調査することはできません。 彼は近くにいる親戚のフラッシュを見て、彼らと一致して行動します。
彼らは隣人などに焦点を当てます。 一種の「エージェントネットワーク」が発生し、システムに何人の人が関与しているかは知らずに、それぞれの小さな信号手が自分の代わりにいて、チェーンに沿って光の情報を送信します。
「主君」とともにジャングルを駆け抜ける
もちろん、人々がホタルを高く評価するのは、主にその美しさ、神秘性、そしてロマンスです。 しかし、たとえば日本では、昔、これらの昆虫は特別な籐の容器に集められていました。 貴族や裕福な芸妓はそれらを優雅な常夜灯として使用し、「生きたランタン」は貧しい学生たちの夜の詰め込みを助けました。 ちなみに、38 匹のカブトムシは、平均的なサイズのワックスキャンドルと同じくらいの光を提供します。
「足に星」みたいな 照明器具中南米の先住民族は、休日に家や自分自身を儀式的に飾るために長い間使用してきました。 ブラジルに最初に移住したヨーロッパ人は、カトリックの聖像の近くのランプに油の代わりにカブトムシを詰めました。 「生きたランタン」は、アマゾンのジャングルを旅する人々に特に価値のあるサービスを提供しました。
ヘビやその他の有毒生物が生息する地域での夜間旅行を保護します。 熱帯林、インディアンはホタルを足に結び付けました。 この「イルミネーション」のおかげで、危険なジャングルの住人を誤って踏んでしまう危険性は大幅に減りました。
現代のエクストリーム スポーツ愛好家にとっては、アマゾンの茂みさえもよく踏まれている場所のように見えるかもしれません。 現在、観光業がまだ最初の一歩を踏み出している唯一の分野は宇宙です。 しかし、ホタルがホタルの発展に価値ある貢献をすることができることが判明しました。
火星に生命は存在するのか? ホタルが教えてくれる
もう一度、ラファエル・デュボアのことを思い出してみましょう。彼の努力を通じて、19 世紀の世界はルシフェリンとルシフェラーゼ、その 2 つについて学びました。 化学薬品、「生きた」輝きを引き起こします。 前世紀の前半に、彼の発見は大幅に拡大されました。
それは、 正常な運行「虫の電球」には 3 番目の成分、つまりアデノシン三リン酸、略して ATP が必要です。 この重要な生物学的分子は 1929 年に発見されたため、フランスの生理学者はそれが実験に関与していることを疑うことさえありませんでした。
映画「アバター」では、昆虫や動物だけでなく、植物も暗闇で光ります
ATP は生きた細胞内の一種の「携帯用バッテリー」であり、その役割は生化学合成のすべての反応にエネルギーを供給することです。 ルシフェリンとルシフェラーゼの相互作用も含めて、結局のところ、発光にもエネルギーが必要です。 まず、アデノシン三リン酸のおかげで、ルシフェリンは特別な「エネルギー」の形に変換され、次にルシフェラーゼが反応を開始し、その結果、その「余分な」エネルギーが光の量子に変換されます。
酸素、過酸化水素、一酸化窒素、カルシウムもヤツムシの発光反応に関与します。 それくらい、「生きた電球」はすべてが難しいのです。 しかし、彼らは素晴らしいです 高効率。 化学エネルギー ATP が光に変換された結果、熱として失われるのはわずか 2% ですが、電球はエネルギーの 96% を無駄にします。
これはすべて良いことだとあなたは言いますが、宇宙はそれと何の関係があるのでしょうか？ しかし、それと関係があるのは次のとおりです。 前述の酸を「作ることができる」のは生きている有機体だけですが、ウイルスや細菌から人間に至るまで、絶対にすべてのものです。 ルシフェリンとルシフェラーゼは、ホタルに限らず、あらゆる生物によって合成される ATP の存在下で発光することができます。
同時に、デュボアによって発見されたこれら 2 つの物質は、人工的に常に伴侶を奪われているため、「光」を与えることはありません。 しかし、反応に参加した 3 人全員が再び集まると、輝きが再開される可能性があります。
このプロジェクトは、前世紀の 60 年代にアメリカ航空宇宙局 (NASA) で開発されたこのアイデアに基づいていました。 惑星の表面を研究するために設計された自動宇宙実験室を提供することになっていた 太陽系、ルシフェリンとルシフェラーゼを含む特別な容器。 同時に、ATP を完全に除去する必要がありました。
別の惑星で土壌サンプルを採取したので、時間を無駄にすることなく、接続する必要がありました。 たくさんの地球上の発光基質を含む「宇宙」土壌。 少なくとも微生物が天体の表面に生息している場合、その ATP がルシフェリンと接触してルシフェリンを「充電」し、ルシフェラーゼが発光反応を「オン」にします。
受信した光信号は地球に送信され、そこで人々は生命が存在することをすぐに理解します。 そうですね、悲しいかな、輝きがないということは、宇宙のこの島には生命が存在しない可能性が高いということになります。 これまでのところ、太陽系のどの惑星からも、緑色がかった「生きた光」が私たちに向けて点滅したことはないようです。 しかし、研究は続いています！
6月下旬から7月上旬の暖かい夜、森の端に沿って歩いていると、誰かが小さな緑色のLEDを点灯したかのように、草の中に明るい緑色の光が見えます。 夏の夜は短く、この光景を見られるのはほんの数時間です。 しかし、草をかき集め、光が燃えている場所を懐中電灯で照らすと、腹部の端が緑色に光る、目立たないミミズ状の分節状の昆虫が見えます。 メスってこんな感じですよ ホタル (ランピリス・ノクチルカ）。 人々は彼をこう呼びます 虫のイワノフ, イヴァノヴォワームそれは、イワン・クパーラの夜に一年で初めて現れると信じられているためです。 明るい光を放つことができるのは、地面や草木の上で雄を待っている雌だけです。 オスはほとんど光を発しません。 オスのホタルは、硬い羽のカバーを備えた普通の甲虫のように見えますが、成虫になったメスのホタルは幼虫のような状態で、羽がまったくありません。 光は男性を惹きつけるために使われます。 光を発する特別な器官は腹部の最後の部分にあり、非常に興味深い構造をしています。細胞の下層があります。 尿素の結晶が多量に含まれており、光を反射する鏡の役割を果たします。 発光層自体は、（酸素のアクセスのため）気管と神経によって貫通されています。 光は、ATP の関与による特殊な物質、ルシフェリンの酸化によって生成されます。 ホタルにとって、これは非常に効率的なプロセスであり、ほぼ 100% の効率で発生し、すべてのエネルギーが光に取り込まれ、熱はほとんど発生しません。 ここで、これらすべてについてもう少し詳しく説明します。
ホタル (ランピリス・ノクチルカ) はホタルの仲間です ( ヤツメ科）甲虫目（鞘翅目、鞘翅目）。 これらのカブトムシのオスは、長さ 15 mm までの葉巻型の体と、大きな半球状の目を備えたかなり大きな頭があります。 よく飛びます。 メスは彼らのものだ 外観幼虫に似ており、体長は最大 18 mm の虫のような体をしており、羽はありません。 ホタルは、森の端、湿った空き地、森の湖や小川のほとりで見ることができます。
あらゆる意味で主要なものは発光器官です。 ほとんどのホタルでは、それらは腹部の後ろにあり、大きな懐中電灯に似ています。 これらの器官は灯台の原理に従って配置されています。 彼らは一種の「ランプ」、つまり気管や神経に絡みついた光細胞のグループを持っています。 このような各細胞は「燃料」、つまりルシフェリンという物質で満たされています。 ホタルが呼吸すると、空気が気管を通って発光器官に入り、そこでルシフェリンが酸素の影響で酸化されます。 進行中 化学反応エネルギーは光の形で放出されます。 本物の灯台は常に正しい方向、つまり海に向かって光を放ちます。 この点ではホタルも負けていません。 彼らの光細胞は、尿酸の結晶で満たされた細胞に囲まれています。 それらは反射板（ミラーリフレクター）の機能を実行し、貴重なエネルギーを無駄に浪費しないようにします。 しかし、これらの昆虫は、その発光器官の生産性が技術者の羨望の的となるため、お金を節約することさえ気にしていない可能性があります。 ホタルの効率は驚異の 98% に達します。 これは、エネルギーのわずか 2% が無駄になっており、人間の創造物 (自動車、電化製品) ではエネルギーの 60 ～ 96% が浪費されていることを意味します。
グロー反応にはいくつかの要素が含まれます 化学物質。 そのうちの 1 つは、熱に強く、少量しか存在しないルシフェリンです。 別の物質は酵素ルシフェラーゼです。 また、グロー反応にはアデノシン三リン酸（ATP）も必要です。 ルシフェラーゼは、スルフヒドリル基が豊富なタンパク質です。
光はルシフェリンの酸化によって発生します。 ルシフェラーゼがないと、ルシフェリンと酸素の反応速度は非常に遅くなりますが、ルシフェラーゼを触媒すると反応速度が大幅に増加します。 ATPは補因子として必要です。
オキシルシフェリンが励起状態から基底状態に遷移するときに光が発生します。 この場合、オキシルシフェリンは酵素分子と結合し、励起されたオキシルシフェリンの微小環境の疎水性に応じて、放出される光が変化します。 さまざまな種類ホタルは黄緑色（疎水性の高い微環境）から赤色（疎水性の低い）まで変化します。 実際、より極地の微環境では、エネルギーの一部が散逸します。 さまざまなホタルのルシフェラーゼは、548 ～ 620 nm で最大の生物発光を生成します。 一般に、反応のエネルギー効率は非常に高く、反応エネルギーのほとんどすべてが熱を放出することなく光に変換されます。
すべてのカブトムシには同じルシフェリンが含まれています。 それに対して、ルシフェラーゼは、 他の種類異なっています。 つまり、輝きの色の変化は酵素の構造に依存するということになります。 研究が示しているように、環境の温度と pH は輝きの色に大きな影響を与えます。 顕微鏡レベルでは、発光は細胞の細胞質のみに特徴的であり、核は暗いままです。 この輝きは、細胞質にある発光性顆粒によって放出されます。 紫外線下で発光細胞の新鮮な切片を検査すると、ルシフェリンの存在に応じて、これらの顆粒は他の特性である蛍光によって検出できます。
この反応の量子収率は、古典的な発光例と比較して異常に高く、1 に近づいています。 言い換えれば、反応に参加するルシフェリン分子ごとに、1 量子の光が放出されます。
ホタルは昆虫や貝類を食べる捕食者です。 ホタルの幼虫はオサムシの幼虫と同じように放浪生活を送ります。 幼虫は小さな無脊椎動物、主に陸生の軟体動物を餌とし、しばしばその殻の中に身を隠します。
成虫は餌を食べず、交尾して産卵するとすぐに死んでしまいます。 メスは葉や地面に卵を産みます。 すぐに、黄色の斑点を持つ黒い幼虫がそれらから現れます。 彼らはたくさん食べてすぐに成長し、ちなみに光ります。 秋の初め、まだ暖かいうちに、彼らは木の皮の下に登り、そこで冬の間ずっと過ごします。 春になると隠れていたところから出てきて、数日間肥育してから蛹になります。 2週間後、若いホタルが現れます。
ホタルの鮮やかな揺らめきを見て、人々は古来よりホタルを何かに役立ててみてはどうかと考えてきました。 インディアンは道を照らし、ヘビを追い払うためにモカシンに取り付けました。 最初の入植者は、 南アメリカ彼らはこれらの虫を小屋の照明として使用しました。 いくつかの集落では、この伝統が今日まで保存されています。
