Cool Frog Facts und Why Frogs Are Important gelesen ? Noch bevor ich erfuhr, dass Amphibien auch im Dunkeln leuchten können, waren Frösche schon die leuchtenden Sterne meiner Welt! Hier möchte ich Ihnen mitteilen, wie weit verbreitet die Biofluoreszenz bei Amphibien entdeckt wurde, was das genau bedeutet und wie diese Fähigkeit für diese Tiere und auch für uns nützlich sein kann.
Im obigen Bild leuchtet Cranwells Horned Frog ( Ceratophrys cranwelli ) unter Anregungslicht grün. Foto von Jennifer Y. Lamb und Matthew P. Davis, Salamander und andere Amphibien leuchten vor Biofluoreszenz .
Wie die Biofluoreszenz bei Amphibien entdeckt wurde
Es waren einmal (oder genauer gesagt im Jahr 2020) zwei Forscher an der St. Cloud State University in Minnesota, die sich fragten, ob Amphibien normalerweise unter bestimmten Lichtarten leuchten. Die erste war Dr. Jennfier Lamb, eine Herpetologin, die das Verhalten, die Lebensgeschichte und andere biologische Aspekte von Amphibien und Reptilien untersucht. Der zweite war Dr. Matthew P. Davis, der Tiefseefische untersucht und untersucht, wie sie Eigenschaften wie Biolumineszenz entwickelt haben, die ihnen helfen, im Dunkeln zu leben. Zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung war Biofluoreszenz bereits bei anderen, im Allgemeinen Wassertieren, beobachtet worden, aber bei Amphibien war wenig Forschung zu diesem Thema durchgeführt worden. Als sie sich entschieden, die Gemeinsamkeit der Biofluoreszenz in dieser Gruppe zu untersuchen , waren sie entsetzt, als sie herausfanden, wie weit verbreitet sie war! Zuerst konzentrierten sie sich auf erwachsene Salamander, aber als sie andere Gruppen und Lebensstadien von Amphibien spannend untersuchten, stellten sie fest, dass sie alle biofluoreszierten!
Um es klar zu sagen, das bedeutet nicht, dass Sie Frösche sehen können, die spät in der Nacht im Mondlicht sanft leuchten, wenn Sie an ihrem Brutteich vorbeigehen, denn Sie benötigen eine spezielle Beleuchtung und Ausrüstung, um das Phänomen zu beobachten. Zum Glück für Frosch- und Amphibienliebhaber auf der ganzen Welt hatten Lamb und Davis nicht nur die richtige Ausrüstung, um Biofluoreszenz nachzuweisen, sondern auch die Idee und das Know-how, um danach zu suchen!
Unterschiedliche Biofluoreszenzmuster, die bei Salamandern beobachtet wurden. Bild von Jennifer Y. Lamb und Matthew P. Davis, in Salamander und andere Amphibien leuchten vor Biofluoreszenz .
Biofluoreszenz ist die Rückstrahlung von Licht mit einer anderen Wellenlänge
Biofluoreszenz ist nicht dasselbe wie Biolumineszenz, bei der lebende Organismen selbst Licht produzieren und emittieren, entweder durch eine Art interne chemische Reaktion oder seltener, wenn bakterielle Symbionten dies für sie tun. Seeteufel, Quallen, Glühwürmchen und einige Pilze sind vielleicht einige der Kreaturen, von denen Sie gehört haben, dass sie dies tun können.
Biofluoreszenz tritt auf, wenn lebende Organismen hochenergetische Lichtwellen absorbieren , beispielsweise im blauen oder ultravioletten Bereich, und sie dann bei niedrigeren Wellenlängen zurückstrahlen , normalerweise in den Bereichen Rot, Orange oder Grün. Um den Unterschied besser zu veranschaulichen, stellen Sie sich das Licht vor, das ein Leuchtstab ausstrahlt, wenn Sie ihn zerbrechen, um eine chemische Reaktion im Inneren auszulösen (Lumineszenz), im Vergleich zu dem hellblau-lila Leuchten, das von Ihrem weißen T-Shirt ausgeht, wenn Sie fröhlich tanzen unter ultraviolettem Licht (Fluoreszenz).
alles außer dem fluoreszierenden Licht zu blockieren, das die Vor allem unter blauem Licht gaben alle untersuchten Amphibien verschiedene Muster von grünem bis gelbem Licht unterschiedlicher Intensität ab. In vielen Fällen kam das fluoreszierende Licht von hellen und kräftigen Flecken und Streifen, die für uns bereits unter Vollspektrumlicht sichtbar waren; in anderen Fällen leuchteten die Bäuche hell, während die Rücken dunkel blieben; und in wieder anderen Fällen loderte hauptsächlich die Kloakenregion auf, als wollte sie die sexuelle Aufmerksamkeit eines potenziellen Partners auf sich ziehen. Sogar Arten, die unter Vollspektrumlicht matt erschienen, gaben eine Art fluoreszierenden Glanz ab. Insgesamt variierte das Gewebe oder die Substanz, die unter Anregungslicht ein Leuchten hervorrief, von Haut über Knochen, schleimartige Hautsekrete bis hin zu Urin.
Daher bleiben die strukturellen oder chemischen Mechanismen, die das Phänomen verursachen, unbekannt, was einen Bedarf an weiterer Forschung auslöst. Ungeachtet dessen deutet das Vorhandensein von Biofluoreszenz in der großen Anzahl von Tieren, die sie untersuchten, darauf hin, dass sich das Merkmal schon früh innerhalb der Vorfahren der modernen Amphibien entwickelt hat.
eines östlichen Tigersalamanders ( Ambystoma tigrinum ) leuchten unter blauem Licht grün. Foto von Jennifer Y. Lamb und Matthew P. Davis von Salamandern und anderen Amphibien leuchten vor Biofluoreszenz .
Warum Biofluoreszenz für Amphibien wichtig sein könnte
Lamb und Davis stellten die Hypothese auf, dass die biofluoreszierenden Merkmale, die sie bei Amphibien beobachteten, eine Schlüsselrolle bei der Kommunikation und Signalgebung zwischen Arten oder innerhalb von Populationen spielen könnten. Um dies zu verifizieren, muss festgestellt werden, ob Amphibienaugen eine strukturelle Empfindlichkeit gegenüber ihrer eigenen Biofluoreszenz entwickelt haben oder nicht und ob Amphibien jemals Umgebungslicht ausgesetzt sind, das diesem Phänomen in ihrer natürlichen Umgebung förderlich ist. Andere Rollen, die die Biofluoreszenz im täglichen Leben von Amphibien spielen könnte, sind Aposematismus (eine Warnfärbung zur Abwehr potenzieller Raubtiere), Mimikry oder sogar Tarnung.
Die Kloake des Marmorsalamanders (Ambystoma opacum) könnte hell leuchten, um die Aufmerksamkeit eines potenziellen Partners auf sich zu ziehen. Foto von Jennifer Y. Lamb und Matthew P. Davis, aus Abbildung 1 in Salamander und andere Amphibien leuchten vor Biofluoreszenz .
Warum die Biofluoreszenz von Amphibien für den Menschen wichtig sein könnte
Also, Frösche und andere Amphibien sind in meinen Augen einfach viel cooler geworden! Wie Lamb und Davis betonten, werfen ihre biofluoreszierenden Fähigkeiten „ein neues Licht darauf, wie viel mehr wir noch über diese faszinierenden Wirbeltiere lernen müssen“.
Forscher wissen bereits, dass Frösche Dutzende von Hautsekreten produzieren, die antibiotische, schmerzlindernde und andere Eigenschaften von großem pharmazeutischem Interesse haben, und vielleicht warten Hunderte oder Tausende weitere dieser Substanzen darauf, entdeckt zu werden. Kürzlich Froschnestschäume als natürliche, stabile und biokompatible Mittel vorgeschlagen, die gut als milde topische Arzneimittelverabreichungssysteme für Menschen dienen könnten.
Jetzt haben die biofluoreszierenden Proteine und andere Sekrete oder Gewebe von Amphibien das Potenzial, neue Medizingeschichte zu schreiben. Im Jahr 2008 wurde der Friedensnobelpreis für Chemie an drei Forscher verliehen, die eine Substanz namens Green Fluorescent Protein (GFP) haben, die ursprünglich aus einer Qualle isoliert wurde und heute in der Forschung weithin als Fluoreszenzmarker verwendet wird die zelluläre und systemische Funktion lebender Organismen.
Könnten Frösche eine biofluoreszierende Substanz produzieren oder besitzen, die diese medizinischen Forschungstechniken weiter voranbringen könnte? Es wird bereits nach verschiedenen biofluoreszierenden Substanzen in Wasserorganismen gesucht, die genau dies tun könnten (sehen Sie sich diese NOVA/National Geographic-Sonderdokumentation Creatures of Light ). Nur die Zeit kann es verraten. Aber es ist dennoch spannend zu bedenken, dass Biofluoreszenz, wenn sich Anregungslicht bei der Erkennung kleiner, geheimnisvoller Amphibienarten in ihrer Umgebung als nützlich erweist, für Biologen zu einer kostengünstigen Möglichkeit werden könnte, die Biodiversität dieser Tiere zu untersuchen und zu überwachen, und damit zu einem wichtigen Werkzeug für die kritische benötigte Amphibienschutzprojekte weltweit.
UV-Licht wurde verwendet, um eine Feldstudie an tropischen Laubfröschen durchzuführen, einschließlich dieser südamerikanischen Laubfrösche ( Boana punctata ). Bildnachweis: Jorge Enrique García Melo, in Thompson, ME, Saporito, RA, Ruiz-Valderrama, DH, Medina Rangel, GF, Donnelly, MA (2019). Eine feldbasierte Untersuchung der Fluoreszenz bei tropischen Laubfröschen mit einer LED-UV-B-Taschenlampe. Anmerkungen zur Herpetologie. 12. 987-990
