UV-indutseeritud fotoluminestsents loomadel

Ultraviolettvalguse poolt indutseeritud fotoluminestsentsi on nähtus, mida on kirjeldatud paljudel loomaliikidel, sealhulgas roomajatel, lindudel ja imetajatel. Roomajatel on fotoluminestsentsi esinemist teaduslikult uuritud ja avastatud lõgismadulaste ja merimadulaste sabades ja nahas . Mitmel kameeleonlasel on kirjeldatud nahapinnal olevate luuliste väljasopistuste mustrilist fluorestseerumist ultraviolettkiirguse käes. Kahepaiksel Hypsiboas punctatus helendavad lümfi ja näärmete eritistes sisalduvad hüloiinid. Lindudel esineb fotoluminestsents sulgedes ja seda on kirjeldatud näiteks kakulistel, öösorrilistel ja kurelistel. Nende näidete puhul on tegu helepunaka ja roosaka porfüriinide põhjustatud fluorestsentsiga. Sarnast nähtust on kirjeldatud ka viirpapagoidel, kuid seda põhjustav rohekas-kollakas pigment pole veel teada. Pingviinlastes on seevastu näidatud, et nende sulestik on fotoluminesentsi tõttu kollakas pteriinide tõttu . Huvitav on see, et osad ornitoloogid kasutavad kakuliste puhul fotoluminestsentsi nähtust ära lindude sulgimise ja seeläbi vanuse uurimisel, kuna värskemad suled helendavad tugevamini kui vanemad. Imetajates on eelnevalt UV-poolt indutseeritud fotoluminestsentsi kirjeldatud kui biofluoresentsi . Tegelikult ei ole tegemist keemiliste reaktsioonide tagajärjel tekkinud helendamisega vaid loomade karvades ja ka nahas sisalduvate pigmentide, antud juhul porfüriinide, abil tekkinud nähtusega . Põhja-Ameerika lendoravlastel fluorestseerub roosalt enim kõht ning saba . Lõunakoivikus (Pedetes surdaster), ühel aafrikas elaval närilisel, leiti punakas-laiguline fluoresents üle terve keha ja seda põhjustavateks pigmentideks on porfüriinid . Samas kui nokklooma karvkate kiirgab UV valguse käes hoopiski tsüaniid-sinakat ja rohekat värvust . Euroopa imetajatest on leitud, et harilikul siilil fluorestseeruvad  punakas-roosalt okkad ja arvatakse, et see on põhjustatud bakterite poolt, kes siili okastes elavad, ning oma elutegevuse käigus porfüriine sekreteerivad . Ka Eestis on UV-poolt indutseeritud fotoluminestsentsi uuritud, ja seda ühes unilaste sugukonda kuuluvas liigis - lagritsas. Lagritsa puhul on tegemist tugevalt roosaka-punaka fluoresentsiga karvakattes, kus saba, nina ja käppade piirkonnas on näha sinakat värvust . Päris täpselt ei ole veel teada, kas fotoluminestentsil on ka bioloogilisi põhjuseid. Imetajate puhul on esitatud hüpoteesid, et sellest võiks abi olla liigisisese kui ka liikide vahelisel omavahelisel suhtlusel või seda võidakse kasutada taimede vahele peitudes kamuflaažis. Seda seetõttu, et see nähtus esineb paljude imetajate puhul nendel liikidel, kes tegutsevad pimedas või on väga varjulise eluviisiga. Kuna inimesed ei taju maailma täpselt samamoodi nagu teised liigid seda teevad on bioloogilisi põhjuseid ka raskem uurida. On ka välja pakutud, et just varjulise eluviisiga liikides, kes fluorestseeruvad porfüriinide tõttu, võib see olla lihtsalt üks kõrvalnähtus . Porfüriinid on fotolagunevad pigmendid ning kuna öise eluviisiga liigid päikesevalgust palju ei saa siis sellest tulenevalt porfüriine intensiivselt ei lagundata. Selle tagajärjel kogunevad pigmentid nahale ja karvkattesse ning juhuslikult UV valgust peale lastes näevad inimesed, et loomad helendavad teistes värvitoonides. Sellele vaatamata on pakutud, et kurelistes, viirpapagois ja ka kameeleonlastes võiks fluorestseerumine mängida rolli paarituskäitumisel või kaaslase valikul. Katseliselt peaks seni vaid hüpoteetilisi bioloogilisi rolle ka tõestama, kuid loomkatsetel on eetilised piirid ning vabas looduses on loomade puhul hüpoteeside tõestamiseks või ümberlükkamiseks raske katseid läbi viia. Siinkohal saab läbiviidud käitumiskatsetest näitena välja tuua viirpapagoi, kelle puhul näidati, et kui katta fluorestseeruvad suled päikesekreemiga, mille tõttu UV-neeldumist enam sulgedesse ei toimu ja seeläbi ei toimu ka fotoluminestsentsi, eelistavad nii emased kui ka isased linnud vastasoo valikul neid linde, keda päikesekreemiga ei määritud. Lõgismadude puhul on pakutud hüpoteesi tasandil välja, et kuna madude lõgisti fluorestseerub, siis võivad nad kasutada lõgistit mimikeerimaks kõrreliste pähikuid. Fluorestsentsi esineb klorofülli tõttu ka taimedes. Erinevate kõrreliste pähikud on tihtipeale närilistele söögiks ja seetõttu võiks madudel olla ideaalne taimede vahele peitudes saaklooma varitseda ja oma helendava lõgistiga närilisi omale lähemale peibutada. Kuid seegi on praegu vaid hüpotees, mis vajaks põhjalikumat uurimist. Hiljuti on erinevatel liikidel fotoluminestsentsi kirjeldavad artiklid sagenenud ja tundub, et see on küllaltki laialdaselt levinud nähtus loomariigis. Teadlastele on kindlasti üheks suureks katsumuseks tulevikus välja uurida, kas sellel nähtusel on mõnel liigil ka bioloogiline põhjus. Paul LA, Mendyk RW (2021). "Glow and behold: Biofluorescence and new insights on the tails of pitvipers (Viperidae: Crotalinae) and other snakes". Herpetological Review. 52 (2): 221–37. Seiko T, Terai Y (2019). "Fluorescence emission in a marine snake. Galaxea, Journal of Coral Reef Studies". Journal of Coral Reef Studies. 21 (1): 7–8. Prötzel, David; Heß, Martin; Scherz, Mark D.; Schwager, Martina; Padje, Anouk van’t; Glaw, Frank (15. jaanuar 2018). "Widespread bone-based fluorescence in chameleons". Scientific Reports (inglise). 8 (1). DOI:10.1038/s41598-017-19070-7. ISSN 2045-2322. PMC 5768862. PMID 29335580.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Taboada, Carlos; Brunetti, Andrés E.; Pedron, Federico N.; Carnevale Neto, Fausto; Estrin, Darío A.; Bari, Sara E.; Chemes, Lucía B.; Peporine Lopes, Norberto; Lagorio, María G.; Faivovich, Julián (4. aprill 2017). "Naturally occurring fluorescence in frogs". Proceedings of the National Academy of Sciences (inglise). 114 (14): 3672–3677. DOI:10.1073/pnas.1701053114. ISSN 0027-8424. PMC 5389305. PMID 28289227.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Weidensaul, C. Scott; Colvin, Bruce A.; Brinker, David F.; Huy, J. Steven (2011). "Use of Ultraviolet Light as an Aid in Age Classification of Owls". The Wilson Journal of Ornithology. 123 (2): 373–377. DOI:10.1676/09-125.1. ISSN 1559-4491. Völker, Otto (1. juuli 1938). "Porphyrin in Vogelfedern". Journal für Ornithologie (saksa). 86 (3): 436–456. DOI:10.1007/BF01947439. ISSN 1439-0361. Galván, Ismael; Camarero, Pablo R.; Mateo, Rafael; Negro, Juan J. (15. detsember 2016). "Porphyrins produce uniquely ephemeral animal colouration: a possible signal of virginity". Scientific Reports (inglise). 6 (1): 39210. DOI:10.1038/srep39210. ISSN 2045-2322. PMC 5156940. PMID 27976701.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Pearn, Sophie M.; Bennett, Andrew T.D.; Cuthill, Innes C. (7. november 2001). "Ultraviolet vision, fluorescence and mate choice in a parrot, the budgerigar Melopsittacus undulatus". Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences (inglise). 268 (1482): 2273–2279. DOI:10.1098/rspb.2001.1813. ISSN 0962-8452. PMC 1088876. PMID 11674876.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) McGraw, Kevin J.; Toomey, Matthew B.; Nolan, Paul M.; Morehouse, Nathan I.; Massaro, Melanie; Jouventin, Pierre (2007). "A description of unique fluorescent yellow pigments in penguin feathers". Pigment Cell Research (inglise). 20 (4): 301–304. DOI:10.1111/j.1600-0749.2007.00386.x. ISSN 0893-5785. Kohler, Allison M; Olson, Erik R; Martin, Jonathan G; Anich, Paula Spaeth (23. jaanuar 2019). "Ultraviolet fluorescence discovered in New World flying squirrels (Glaucomys)". Journal of Mammalogy. 100 (1): 21–30. DOI:10.1093/jmammal/gyy177. ISSN 0022-2372. Anich, Paula Spaeth; Anthony, Sharon; Carlson, Michaela; Gunnelson, Adam; Kohler, Allison M.; Martin, Jonathan G.; Olson, Erik R. (1. märts 2021). "Biofluorescence in the platypus (Ornithorhynchus anatinus)". Mammalia (inglise). 85 (2): 179–181. DOI:10.1515/mammalia-2020-0027. ISSN 1864-1547. Olson, Erik R.; Carlson, Michaela R.; Ramanujam, V. M. Sadagopa; Sears, Lindsay; Anthony, Sharon E.; Anich, Paula Spaeth; Ramon, Leigh; Hulstrand, Alissa; Jurewicz, Michaela; Gunnelson, Adam S.; Kohler, Allison M.; Martin, Jonathan G. (18. veebruar 2021). "Vivid biofluorescence discovered in the nocturnal Springhare (Pedetidae)". Scientific Reports (inglise). 11 (1): 4125. DOI:10.1038/s41598-021-83588-0. ISSN 2045-2322. PMC 7892538. PMID 33603032.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) "Fur glowing under UV: a widespread consequence of porphyrin accumulation in mammals". www.researchsquare.com (inglise). 6. mai 2021. DOI:10.21203/rs.3.rs-499384/v1. Vaadatud 15. detsembril 2023. Hamchand, Randy; Lafountain, Amy M.; Büchel, Rhea; Maas, Kendra R.; Hird, Sarah M.; Warren, Martin; Frank, Harry A.; Brückner, Christian (1. juuni 2021). "Red Fluorescence of European Hedgehog (Erinaceus europaeus) Spines Results from Free-Base Porphyrins of Potential Microbial Origin". Journal of Chemical Ecology (inglise). 47 (6): 588–596. DOI:10.1007/s10886-021-01279-6. ISSN 1573-1561. Nummert, Grete; Ritson, Karmel; Nemvalts, Kristel (2023). "Photoluminescence in the Garden dormouse (Eliomys quercinus)". Zoology (inglise). 157: 126075. DOI:10.1016/j.zool.2023.126075. Douglas, R. H.; Jeffery, G. (7. aprill 2014). "The spectral transmission of ocular media suggests ultraviolet sensitivity is widespread among mammals". Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (inglise). 281 (1780): 20132995. DOI:10.1098/rspb.2013.2995. ISSN 0962-8452. PMC 4027392. PMID 24552839.{{ajakirjaviide}}: CS1 hooldus: PMC vormistus (link) Cronin, Thomas W.; Bok, Michael J. (15. september 2016). "Photoreception and vision in the ultraviolet". Journal of Experimental Biology (inglise). 219 (18): 2790–2801. DOI:10.1242/jeb.128769. ISSN 1477-9145. Arnold, Kathryn E.; Owens, Ian P. F.; Marshall, N. Justin (4. jaanuar 2002). "Fluorescent Signaling in Parrots". Science (inglise). 295 (5552): 92–92. DOI:10.1126/science.295.5552.92. ISSN 0036-8075.