Biolumineszenz

Das große Leuchten

An Land sind lichtemittierende Organismen – also solche, die Licht aussenden – relativ selten. Vom Glühwürmchen hat zwar jeder schon gehört, aber beobachten kann man sie nur selten. Im Meer dagegen sind leuchtende Fische oder Algen relativ häufig.

Der berühmteste Ort, dies zu beobachten, ist die Moskito Bay auf der US-Insel Puerto Rico in der Karibik. Wer dort nachts Schwimmen geht, erlebt sein blaues Wunder. Sobald er ins Wasser eintaucht, beginnt es entlang der Bewegungen blau oder grün zu schimmern. Unzählige Einzeller, sogenannte Dinoflagellaten, klumpen sich zu Kolonien von 100.000 Exemplaren pro Liter Wasser zusammen. Herabfallende Blätter der Mangrovenbäume sorgen für ausreichend Nahrung, Strömung und Wellen halten sie zusätzlich in Bewegung. Dann beginnen sie zu strahlen.

Da steckt der Teufel drin  

Die Funktion des Lichtscheins reicht vom Anlocken der Beute oder des Partners bis zum Drohverhalten, manchmal gar zur Tarnung. Das Glühwürmchenweibchen reagiert dabei auf das Männchen mit eigenem Lichtecho, das nur einem Exemplar gilt. Bestimmte Arten können sogar Leuchtsignale von verwandten Käfersorten imitieren. Fallen diese darauf rein, werden sie verspeist. Basis der Lichterzeugung sind Luciferine (da steckt mit „Lucifer“ der Teufel drin). Diese Leuchtstoffe befinden sich in Photozyten, also eigens dafür vorhandenen Zellen am Körper der lichtemittierenden Organismen. Ebenfalls dort befindet sich das Luciferase-Enzym, welches dafür sorgt, dass Luciferin mit Sauerstoff reagiert (Oxidation). Dabei werden Teile vom Luciferin abgespalten und Energie in Form von Licht wird abgegeben. Biologen unterscheiden zwischen primärem und sekundärem Leuchten: Das Tier leuchtet selbst – oder erst durch Symbiose mit anderen Lebewesen, etwa Bakterien. 

Wundersamer Leuchtschleim

Aber es gibt noch wissenschaftlichen Klärungsbedarf bei der Biolumineszenz. So weit wissen die Forscher Bescheid: Viele „lebende Lampen“ nutzen das Gas Stickstoffoxid, um den Stoffwechsel der umliegenden Zellen herunterzufahren. Der durch diese verminderte Zellatmung übrig bleibende Sauerstoff gelangt an die Luciferine und das Tierchen beginnt zu leuchten.

Wie passt das allerdings zu einer Feuerwurmart in der Mission Bay vor San Diego? Ihr grüner Schleim, der bei der Paarung befruchtet wird, leuchtet noch bei minus 20 bis plus 40 Grad, und das ohne Sauerstoffzugabe. Wie das funktioniert, ist noch nicht erforscht.