Tại sao đom đóm có thể tự phát sáng?

Một phản ứng hoá học trong cơ thể đom đóm giúp chúng tự phát sáng, đó là quá trình phát quang sinh học (bioluminescence). Một đốm sáng được phát ra khi oxy trong các tế bào tác dụng với canxi (Ca), phân tử tích trữ năng lượng adenosine triphosphate (ATP) và sắc tố luciferin khi có men luciferaza xúc tác. Khác với đèn điện-sinh ra nhiều nhiệt-đom đóm lại sinh ra “ánh sáng lạnh”. Nếu cơ quan phát sáng của đom đóm mà nóng như đèn điện thì sau khi phát sáng nó sẽ chẳng thể sống sót.

Cơ quan phát sáng kiểm soát thời gian phát sáng bằng cách cung cấp oxy cho các hoá chất cần cho quá trình này. Khi có oxy, cơ quan phát sáng bắt đầu hoạt động còn khi không có thì ngược lại. Côn trùng, do không có phổi, bổ sung oxy từ ngoài vào các tế bào thông qua một chuỗi các ống nhỏ hơn gọi là các ống khí (tracheoles). Phần cơ kiểm soát luồng oxy hoạt động tương đối chậm. Làm thế nào mà đom đóm có thể phát sáng rất nhanh thế vẫn còn là điều bí ẩn.

Tuy nhiên, gần đây các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, nitơ oxít có vai trò cực kỳ quan trọng. Thường thì các mitochondria (loại protein có ở màng tế bào) bám chặt lấy oxy, chất mà các cơ quan tế bào (organelles) dùng để tạo ra năng lượng. Để làm cho chúng nhả oxy ra, não đom đóm phát tín hiệu sản xuất nitơ ôxít, chất này sẽ thế chỗ oxy trong các mitochondria. Sau đó, oxy được chuyển vào cơ quan phát sáng và tham gia vào phản ứng hoá học phát sáng. Tuy vậy, nitơ oxít nhanh chóng cạn kiệt và oxy nhanh chóng được dùng để bổ sung trong quá trình phân bào và như vậy quá trình phát sáng kết thúc.

Có vài lý do giải thích tại sao đom đóm tự phát sáng. Chúng sản sinh ra s teroids (hợp chất hữu cơ được sinh ra tự nhiên trong cơ thể) khiến chúng có mùi khó chịu đối với những kẻ săn mồi và chúng phát sáng để báo hiệu cho kẻ thù về mùi này. Khi trưởng thành, nhiều đom đóm phát sáng theo cấu trúc đặc trưng riêng của từng loài, giúp các thành viên có thể phân biệt được giới tính của nhau. Nhiều nghiên cứu cho thấy đom đóm đực tìm bạn tình theo đặc điểm cấu trúc phát sáng của con cái. Tốc độ phát sáng càng nhanh và cường độ phát sáng càng mạnh thì đom đóm đực càng có sức hấp dẫn đối với đom đóm cái.

Nguồn: Scientific American 12/2005,tchdkh.org.vn17/03/2006