Sự Phát Quang Sinh học - Tác giả Concay

Sự Phát Quang Sinh học - Tác giả Concay

SỰ PHÁT QUANG SINH HỌC

I. GIỚI THIỆU VỀ SỰ PHÁT QUANG SINH HỌC
I.1. Định nghĩa
?oPhát quang sinh học? là hiện tượng phát sáng do phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sinh vật sống (theo Meighen).
Để phân biệt với những kiểu phát sáng khác ta có các định nghĩa như sau:
a) Hiện tượng phát huỳnh quang là sự phát sáng ngay lập tức khi vật thể hấp thu ánh sáng chiếu vào, thời gian phát sáng không kéo dài, bước sóng ánh sáng phát ra dài hơn bước sóng hấp thu.[3]
b) Sự phát lân quang cũng là năng lượng từ một ánh sáng bên ngoài được hấp thu và được phóng thích ra ở một bước sóng dài hơn huỳnh quang nhưng trong khoảng thời gian sau đó (ánh sáng trong những thứ đồ chơi của trẻ em trong tối) [3]
c) Sự phát quang hóa học là sự tạo thành ánh sáng từ một phản ứng hóa học, không phải trong cơ thể sinh vật. [3]
d) Sự phát quang sinh học là một dạng của sự phát quang hóa học nơi mà ánh sáng được phát ra bởi một phản ứng hóa học nhưng xảy ra ở sinh vật sống. Ánh sáng sinh học tạo ra hầu như rất ít nhiệt nên còn được gọi là ánh sáng lạnh (cold-light).[3]
I.2. Những kiểu phát quang sinh học
I.2.1. Phát sáng theo từng nhịp (có nhịp điệu)
Là hiện tượng phát quang xảy ra trong điều kiện có từng đợt nhận vào của một chất ví dụ như :
a) Ở đom đóm là loài đa bào, phát quang sinh học được điều khiển bởi hệ thần kinh, tín hiệu là glutamat. Khi có sự nhận vào từng đợt khí nitrogen (N2), sẽ kích thích trung khu thần kinh của nó điều khiển sự tiết enzymee thực hiện phản ứng và chớp sáng lóe lên theo nhịp ở phần bụng
b) Trong các động vật không xương như sứa biển khi có mặt ion Ca2+, sẽ kích thích tín hiệu thần kinh của nó và chớp sáng phát ra trên toàn thân nó.
c) Ở sinh vật đơn bào như song chiên tảo hay trùng mặt trời, sự phát quang sinh học được kích hoạt bởi sự biến dạng bề mặt tế bào do một lực nhỏ (1 dyn/cm2). Cơ chế sự biến dạng do một tác động lên màng, điều này gây ra sự phát sáng bởi sự hấp thu proton từ phân tử acid vào tiếp xúc với môi trường tế bào có chứa chất hoá học phát sáng.[14]
I.2.2. Phát sáng liên tục trong suốt đời sống của sinh vật
Là hiện tượng phát quang xảy ra đồng thời với quá trình hô hấp tế bào trong sự hiện diện của O2. Đặc biệt nồng độ O2 càng cao thì cường độ phát sáng càng mạnh (ví dụ như ánh sáng phát ra từ khúc gỗ mục là nguyên nhân do tơ nấm phát sáng mọc trên nó?)
I.2.3. Phát quang do cảm ứng
Một số trường hợp cá biệt ở động vật không xương sống ở đại dương với đôi mắt hay cơ quan tiếp nhận ánh sáng khác, sự phát sáng có thể được gây ra bởi ánh sáng kích hoạt, thậm chí bởi sinh vật phát sáng khác, gọi là phát quang cảm ứng (hiện tượng này chưa được chứng minh v.v?).[14]
I.3. Những loài sinh vật phát quang
Phát quang sinh học trong thiên nhiên rất đa dạng, có ở rất nhiều loài và rất nhiều nơi trên thế giới, từ đỉnh núi cao cho tới biển sâu, nhưng đa số là các loài ở biển, ở đất liền số lượng loài phát quang ít hơn. Tuy nhiên ở môi trường nước ngọt chưa phát hiện loài nào phát quang sinh học. Có loài phát sáng cả ngày lẫn đêm (nấm, vi khuẩn), có loài chỉ phát sáng vào ban đêm (đom đóm). Phát quang sinh học được tìm thấy ở nhiều dạng sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm, tảo, những loài động vật không xương, cá, và côn trùng. Có hơn 30 hệ thống phát sáng khác nhau sử dụng những tiến trình khác nhau và con đường hóa học khác nhau tồn tại trên thế giới. Nhiều sinh vật phát ra ánh sáng, nhưng một số loài được ghi nhận thì hầu hết là rất ít. Sự phát quang sinh học thông thường nhất mà người ta thấy thì có liên quan với đom đóm và những ánh lấp lánh trong những đợt sóng vỗ ở biển.[14]
I.3.1. Xét về địa lý phân bố
a) Một số loài phát quang ở biển: sứa Aequorea victoria, huệ biển Rinellia reniformes; cá Aristostomias, Malacosteus; tảo Dinoflagellates; vi khuẩn Photobacterium phosphoreum, Vibrio fisheri;?
b) Một số loài phát quang ở đất liền: đom đóm (Photinus) ; giun đất; nấm Armillaria mellea, Panellus tipticus, Mycena citricolor, Omphalotus olearius; vi khuẩn Xenorhabdues luminescens, Vibrio cholerae,?
c) Không có thực vật, lưỡng cư, bò sát, chim, thú phát sáng.
I.3.2. Nếu xét về kiểu phát quang các nhóm sinh vật được phân chia
a) Phát sáng theo từng nhịp (có nhịp điệu) bao gồm:
· Phiêu sinh động vật
· Côn trùng (đom đóm, sâu,bọ..)
· Sứa biển
· Cá biển (do vi khuẩn ký sinh)
b) Phát sáng liên tục trong suốt đời sống của nó, bao gồm:
· vi khuẩn
· tảo
· nấm
I.4. Cơ chế của quá trình phát sáng
Phát quang sinh học có ở nhiều loài khác nhau, do đó cơ chế hoá học phản ứng phát sáng cũng rất đa dạng, nhưng nói chung đó là một phản ứng oxy hoá khử, gồm ba thành phần chủ yếu:
a) Cơ chất phản ứng luciferins (tiếng Latinh có nghĩa là vật mang lửa).
b) Enzyme xúc tác phản ứng luciferase.
c) Oxygen
Ngoài ra, ở mỗi loài cần thêm các nhân tố khác để hoạt hoá và cung cấp năng lượng phản ứng như là ion Mg2+, Ca2+; FMNH2, NADH2, ATP; phân tử protein phát huỳnh quang (green flourescence protein GFP).
I.4.1.Tiến trình phản ứng
Enzyme luciferase xúc tác phản ứng phân tử luciferin (đã được nạp năng lượng) và oxy tạo dạng luciferin hoạt hoá. Dạng phân tử hoạt hoá này có một điện tử bị kích hoạt ở mức năng lượng cao, khi điện tử này trở về trạng thái ban đầu thì nó giải phóng năng lượng là một photon ánh sáng.
Để hiểu rõ hơn hiện tượng phát quang sinh học, ta so sánh nó với quá trình quang hợp. Phát quang sinh học thì ngược với quang hợp. [3]
a) Trong quang hợp, một sinh vật sống bắt lấy ánh sáng và CO2 để tạo chất hữu cơ và giải phóng O2.
b) Trong phát quang sinh học ánh sáng và CO2 được phóng thích bởi sự bẻ gẫy những chất hữu cơ riêng ra mà sử dụng O2.

Sơ đồ phản ứng tổng quát




I.4.2. Quang phổ
Những bước sóng ánh sáng khác nhau được phát ra bởi những sinh vật sống trong môi trường khác nhau. Ở mỗi loài, cơ chế phản ứng phát sáng không giống nhau cho nên phổ phát quang sinh học cũng không giống nhau, mỗi loài phát sáng ở một bước sóng khác nhau.
· Hầu hết các sinh vật tạo ra ánh sáng màu xanh có bước sóng từ 440 nm đến 479 nm.
· Các loài ruột khoang có thêm protein huỳnh quang xanh (green flourescence protein - GFP) hấp thu ánh sáng xanh tạo ra từ phản ứng hoá học phát ra huỳnh quang màu xanh tươi có bước sóng dài hơn - 505 nm.
· Aùnh sáng phát ra của nấm có thể đến 530 nm.
· Một điều đáng chú ý là ở cá Aristostomias có cơ chế tương tự như sứa, thay đổi ánh sáng ban đầu thành màu đỏ gần vùng hồng ngoại (705nm) để quan sát con mồi với đôi mắt màu đỏ của nó.[3]
· Cùng là đom đóm, nhưng các giống khác nhau phát ra ánh sáng bước sóng khác nhau. Giống Photinus phát ra ánh sáng màu vàng; giống Photuris phát ra ánh sáng màu xanh lá cây; giống Pyractomena phát ra ánh sáng màu xanh lá cây.
· Ánh sáng phát ra từ một sinh vật không phải ở một bước sóng nhất định mà có một khoảng dao động, trong khoảng này có một bước sóng được phát ra chủ yếu và đặc trưng cho loài.
I.4.3.Cường độ
Cường độ ánh sáng sinh học thấp hơn ánh sáng ban ngày. Do đó, trong ánh sáng ban ngày, ta sẽ không nhận ra ánh sáng sinh học. Chỉ khi trời tối và khi mắt ta đã có thời gian thích nghi với bóng tối thì ta mới nhìn thấy rõ ánh sáng phát quang sinh học. Tuy nhiên, với các loài phát sáng mạnh như đom đóm ta có thể nhìn thấy ánh sáng vào lúc chập choạng tối.
Sự phát sáng của một tảo đơn bào (Dinoflgellete) thì dễ dàng nhìn thấy trong đêm tối. Các tảo đơn bào phát ra khoảng 6e8 photon trong một ánh chớp chỉ trong khoảng 0,1 giây. Nhiều sinh vật khác như là sứa biển phát ra khoảng 2e11 photon một lần và 10 lần trong 1 giây.
I.4.4.Về động học
Một số sinh vật phát ra ánh sáng liên tục như nấm, vi khuẩn, ? nhưng hầu hết phát ra tia chớp trong phạm vi 0,1 giây đến 10 giây. Vài loài tảo đơn bào có thể phản ứng lặp lại đối với sự kích thích trong một khoảng thời gian. Ở đom đóm, có loài phát sáng liên tục trong vòng 2-3 giây, dừng 2-3 giây rồi lại phát sáng; có loài phát sáng rất ngắn, loé lên rồi tắt ngay, ngưng khoảng 2 giây rồi lại loé lên; có loài phát sáng 3 lần liên tục rất nhanh, sau đóngưng 3-4 giây; có loài phát ra một đốm sáng rồi tắt, sau đó là một đốm sáng kéo dài,?
I.4.5.Các dạng luciferin
Luciferin là một hợp chất cơ bản của phản ứng phát quang sinh học. Trong hầu hết các trường hợp, luciferin trong hệ thống phát sáng hoặc từ chuỗi thức ăn hoặc từ sự sinh tổng hợp nội bào. Mặc dù có hàng trăm dạng động vật phát quang ở đại dương, có một điều ngạc nhiên là chỉ có vài loại luciferin cơ bản được tìm thấy trong nhiều loài. Trong một số trường hợp sự bảo tồn này có thể được giải thích bởi các động vật thu được luciferin thông qua chuỗi thức ăn, nhưng trong các trường hợp khác, các sinh vật cho thấy rằng có khả năng sinh tổng hợp theo cơ chế tương tự của chúng.
Sau đây là các dạng chính của luciferin đã được nghiên cứu, cùng với các sinh vật sử dụng chúng trong hệ thống phát quang của chúng.
a) Luciferin vi khuẩn
Luciferin vi khuẩn là dạng khử của riboflavin mononucleotid (FMNH2), bị oxy hoá trong sự kết hợp với một aldehyd mạch dài, oxy và enzymee luciferase tạo ra ánh sáng.


b) Luciferin Vargulin
Vargulin được tìm thấy trong Vargula, và cũng được dùng bởi cá Porichthys. Đây rõ ràng là có một mối quan hệ thông qua chuỗi thức ăn, cá không có khả năng phát sáng cho đến khi chúng nhận được luciferin qua thức ăn.



c) Luciferin của tảo Dinoflagellate
Luciferin của tảo Dinoflagellate được cho rằng có dẫn xuất từ chlorophyl, và có một cấu trúc tương tự. Trong giống Gonyaulax, ở pH 8 phân tử được bao bọc bởi luciferase (dạng protein gắn với luiferin), nhưng khi pH thấp hơn 6, phân tử luciferin tự do phản ứng tạo ra ánh sáng.
Một sự thay đổi nhỏ của dạng luciferin này cũng được tìm thấy ở tôm Herbivorous euphausiid, có thể cho thấy mối quan hệ trực tiếp của việc thu nhận luciferin.

d) Luciferin coelenterata:
Coelenterazine là luciferin phổ biến nhất ở biển, được tìm thấy ở rất nhiều loài. Dạng phân tử này thì nổi tiếng với vật tạo ánh sáng của sinh vật là photoprotein "aequorin".

e) Luciferin đom đóm:
Luciferin được dùng trong hệ thống luciferin-luciferase yêu cầu ATP. Bởi vậy nó được dùng như một chỉ định sinh học xác định năng lượng sống.



I.4.6. Đặc điểm chung của luciferase
Luciferase là nhóm enzyme oxy hoá (oxygenase) dùng oxy để oxy hoá cơ chất luciferin trong phản ứng phát sáng. Tuy nhiên, trong một số loài, sự phát sáng không do phản ứng enzyme.
· Sự phát sáng ở sứa dùng photoprotein được kích hoạt bởi ion Ca2+, có một số ý kiến cho rằng ở đây không thể gọi là enzyme mà chỉ là protein.
· Sự phát sáng ở nấm Panellus stipticus là do một chất gọi là panal phản ứng với oxy tạo ánh sáng.
I.5. Cơ chế phát sáng ở một số loài đã nghiên cứu
I.5.1. Đom đóm
Cơ chế phát sáng đã được nghiên cứu rất sớm bởi Mc Enroy và Marlane Deluca. Ánh sáng được tạo ra từ một phản ứng enzyme, đây là enzyme oxy hoá decacboxyl hoá luciferin, phản ứng cần có O2, ATP và ion Mg2+. Luciferin của đom đóm tồn tại ở dạng có nhóm cacboxyl tự do. Khi có sự hiện diện của ATP, Mg2+và enzyme luciferase, luciferin sẽ thành dạng hoạt hoá luciferin adenylate. Phân tử này sau đó phản ứng với oxy tạo ra oxyluciferin, AMP, CO2 và một photon (562 nm).

Phản ứng gồm 2 giai đoạn biểu diễn trong 2 phương trình sau

Mg2+
E + LH2 + ATP E-LH2AMP + PPI

E-LH2AMP + O2 Oxyluciferin + AMP + CO2 + hv

Trong đó:
E: enzyme luciferase.
LH2: luciferin.
I.5.2.Sứa (Aequorea victoria)
Sự phát sáng ở sứa A. victoria hay ở R. reniformis là do photoprotein (Aequorin) được kích hoạt bởi ion Ca2+. Trong cơ chế còn có sự hiện diện của protein phát huỳnh quang GFP.
Aequorin là một phức hợp apoprotein 2,4 kDa, oxygen phân tử và coelenterazine. Khi aequorin được kích hoạt bởi ion Ca2+, nó oxy hoá coelenterazine thành coelenteramide, nó ở trạng thái hoạt hoá. Coelenteramide quay trở lại trang thái ban đầu, và phát ra ánh sáng ở bước sóng 470 nm. Năng lượng này được chuyển cho protein huỳnh quang và nó phát huỳnh quang màu xanh.


I.5.3.Vi khuẩn (Vibrio fisheri)
Phát quang sinh học của vi khuẩn đã được nghiên cứu rất nhiều bởi Hastings. Sự phát sáng là do enzyme luciferase vi khuẩn oxy hoá FMNH2 (riboflavin phosphate) trong sự hiện diện của một aldehyd mạch dài và O2 , kết quả tạo ra FMN, acid tương ứng, H2O và ánh sáng (495 nm) (Balny và Hasting 1975). Phản ứng này giúp phát hiện các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất.

Dạng phản ứng phát sáng chung của vi khuẩn:


Tóm tắt:

Luciferase
FMNH2 + RCHO + O2 FMN + RCOOH + H2O + 0,2hv

I.6. Vai trò của phát quang sinh học trong tự nhiên
Vai trò phát quang sinh học trong tự nhiên ở một số loài vẫn chưa được biết rõ ràng. Người ta cho rằng khả năng phát quang sinh học của một số loài giúp chúng tồn tại trong cuộc đấu tranh sinh tồn:
a) Sự phát sáng của đom đóm và một số loài giáp xác giúp chúng tìm nhau trong mùa sinh sản.
b) Một số loài cá ở biển sâu phát ra ánh sáng để nhìn thấy hay dụ các con mồi, dọa các kẻ thù của chúng,?
c) Có loài mực ống khi bị tấn công, chúng sẽ phun ra một đám vi khuẩn phát sáng đánh lạc hướng kẻ thù.
d) Một số loài cá ở mực nước nông tạo ra những đốùm sáng như là vật ngụy trang, cho phép chúng ẩn nấp lẩn tránh những tia sáng mặt trời trong nước.
e) Những động vật ở biển sâu cũng tiến hóa tạo ra ánh sáng của chính chúng, bởi vì ánh sáng mặt trời không thể xuyên xuống quá 100m.
f) Những đốùm sáng dưới biển như những vòng cung xuất phát từ những loài tảo phát quang bị khuấy động bởi sự chuyển động của sóng.
g) Một số những sinh vật phát ra ánh sáng chỉ khi chúng bị lúng túng.
h) Vi khuẩn phát quang sinh học là một nguyên nhân phổ biến của những loài hải sản biển phát quang. Hầu hết cá phát quang không tạo ra ánh sáng do chính chúng. Thay vào đó, chúng mang những loài vi khuẩn phát quang. Một số loài cá có những vi khuẩn này sống trong những khe hở phía dưới mắt chúng. Aùnh sáng chiếu từ những khe hở cho phép cá thấy được tốt hơn trong môi trường sống tối tăm của chúng.
i) Loài cá khác, cá vây chân, sử dụng vi khuẩn phát quang để bắt mồi. Khi những con cá khác bị hấp dẫn đến ánh sáng gần hàm của nó chúng sẽ bị sơi tái. Một số loài cá cũng sử dụng vi khuẩn phát sáng để giúp chúng tìm nhau cho việc giao phối hoặc giúp giữ chúng bên nhau trong đàn.


"Những việc cần làm ngay"

NẤM PHÁT QUANG
I. Giới thiệu
I.1. Những khu rừng phát sáng
Khi vào rừng vào ban đêm, những người đi rừng đôi khi phát hiện trước mắt họ là cả một khu rừng như sáng rực lên với những đốm sáng xanh, điều này đã gây bối rối cho nhiều người khi nhìn thấy lần đầu tiên. Ánh sáng phát ra từ những khúc gỗ, gốc cây hay những đống lá mục. Đó chính là do quả thể và hệ tơ của các loài nấm phát quang tạo ra ánh sáng.
Sự phát sáng rực rỡ của nấm phát quang đã trở thành món đồø chơi của những đứa trẻ vui đùa trong đêm tối. Trong chiến tranh, vào ban đêm, những người lính đi rừng dùng những miếng gỗ mục có tơ nấm phát quang gắn lên mũ của mình để nhận ra nhau. Những thợ săn thú rừng ban đêm đã không ít lần lầm tưởng nấm phát quang là mắt thú? Ở nước ngoài, người ta gọi hiện tượng này là foxfire (ánh sáng mắt cáo).
Nhà triết học thời phục hưng đã viết về ?~Những loài nấm, chiếu sáng như những vì sao với một ánh sáng hơi xanh. Trong văn học dân gian, những đốm nhỏ bé thần tiên rực sáng ?"fairy sparks?T trong khúc gỗ mục được ví là nơi những nàng tiên tổ chức những cuộc liên hoan về đêm của họ. Điều này,cũng kỳ lạ như ?~foxfire?T - tên gọi dân gian cho những sợi nấm rễ phát quang.[14]
I.2. Nhìn lại lịch sử nấm phát quang:
Từ năm 382 trước công nguyên, triết gia Hy Lạp nổi tiếng Aristotle đã có những ghi nhận đầu tiên về những mảnh gỗ phát sáng. Nhà tự nhiên học La Mã cổ đại Pliny đã đề cập đến sự phát sáng của gỗ trong các lùm cây oliu. Vào thập niên 1780, một đề xuất được hình thành, rằng khi gỗ bị mục, các nguyên sinh động vật xuất hiện trong gỗ và chúng phát sáng cho tới khi sự khô hạn giết chết chúng. Đến năm 1800 đã thấy được mối quan hệ giữa mẢnh gỗ phát sáng và nấm. Vào thập niên 1850 biết được nguyên nhân phát sáng của gỗ là do nấm, nó cần độ ẩm và oxy. Đề cập kế tiếp của gỗ phát sáng trong văn học do ông Robert Boyle, ông cho rằng đất phát sáng và ghi nhận là ánh sáng này không tỏa nhiệt. Nhiều nhà khoa học vào giai đoạn sớm như ông Connad Gesner, Francis Bacon và Thomas Bartolin tất cả họ đều đã quan sát và ghi nhận hiện tượng này. Những khám phá sớm này đã nghĩ rằng ánh sáng là nguyên do từ những con côn trùng nhỏ hoặc là mắt thú. Một đề cập đầu tiên cho rằng ánh sáng của gỗ phát sáng là do nấm mọc trên đó, điều này đã hỗ trợ cho ý tưởng của ông Bishoff vào năm 1823. Từ đó đã mở ra con đường cho những nghiên cứu tương lai của nhiều nhà khoa học khác như Frabre đã bắt đầu những thử nghiệm mới vào năm 1856 [10]. Fabre đã lập nên những thông số cơ bản của nấm phát quang như sau:
a) Ánh sáng không tỏa nhiệt
b) Ánh sáng sẽ tắt trong chân không, trong khí hydro(H2) và trong khí CO2
c) Ánh sáng độc lập với độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng, và không cháy sáng như bất kỳ ánh sáng nào trong O2 tinh khiết.
Từ những thập niên 1850 đến những năm đầu của thế kỷ của thế kỷ 20 việc xác định những loài nấm chính biểu hiện dấu hiệu phát quang sinh học đã hoàn tất. Những nghiên cứu về nấm phát quang đã ngưng đọng từ những thập niên 1920 đến 1950. Sau đó nghiên cứu mở rộng bắt đầu liên quan đến những cơ chế phát quang và vẫn được tiến hành cho đến hiện nay.[6]
I.3. Thống kê các loài nấm có khả năng phát sáng
Nửa đầu thế kỷ 20 người ta đã lập được danh sách các loài có khả năng phát sáng. Những nhóm phát quang sinh học bao gồm : 5 nhóm chính như sau
a) Lớp Myxomycetes (nấm nhầy)
b) Lớp Schizomycetes (cổ khuẩn)
c) Lớp Phycomycetes (thủy khuẩn)
d) Lớp Ascomycetes (nấm nang)
e) Lớp Basidiomycetes (nấm đảm)
Nấm phát quang chủ yếu ở vùng nhiệt đới, hầu hết thuộc một nhóm chung là Basidiomycetes. Việc phân loại rất khó, bởi vì trong cùng một loài có nòi phát sáng nhưng có nòi hoàn toàn không phát sáng. Và chỉ duy nhất một khám phá đã được thực hiện liên quan đến bộ Ascomycetes (nấm nang), đặc biệt ở nấm Xylaria. Ngày nay có 42 loài nấm đảm phát quang được xác định phân bố khắp thế giới và sự phân bố này không giống nhau đối với mỗi loài, khác nhiều về khả năng phát sáng. Trong 42 loài này có 24 loài trong số đó hoặc nhiều hơn có lẽ không có dấu hiệu này nhưng chưa được tìm thấy. Hai giống chủ yếu biểu hiện phát quang sinh học là Pleurotus ?" hiện có 12 loài có mặt trên lục địa Châu Aâu và Châu Á; và giống Mycena có 19 loài đã được xác định, đến nay đã có hàng loạt những đóng góp rộng lớn trên thế giới. [6]
Ở Bắc Mỹ chỉ có 5 loài nấm đảm phát quang sinh học được ghi nhậnbao gồm :
1. Nấm mật ?" Armillaria mellea
2. Nấm Mycena thông thường ?" Mycena galericulata.
3. Nấm Jack O?T Latern ?" Omphalotus olearius
4. Nấm cứng phá gỗ ?" Panellus stipticus
5. Nấm Clitocybe illudens
I.4. Cơ quan phát sáng của các loài nấm
Vài loài nấm có sự phát sáng ở tất cả các bộ phận. Một số có phần mũ của quả thể phát sáng chỉ ở mặt dưới (thụ tầng). Các loài nấm khác phát sáng ở hệ tơ trong đất hoặc trong các chất hữu cơ mục. Các loài có quả thể phát sáng thì thường hệ tơ không phát sáng. Các loài có hệ tơ phát sáng thì thường quả thể không phát sáng. Ngoài ra sự phát sáng của nấm còn được ghi nhận ở mức độ bào tử.
Loài Omphalotus af. Illudent thì những phần phát sáng bao gồm mũ nấm (pileus), thụ tầng (hymenium, gills) và những sợi tơ ở gút thắt của tơ hoặc trong những sợi tơ riêng biệt cũng như những bào tử riêng lẽ đều được thấy là có phát sáng.
Các loài nấm phát quang khác nhau có cơ quan phát sáng khác nhau
Ở Armillaria mellea, phần phát sáng của nấm bao gồm những tơ dinh dưỡng của nấm. Một trong số loài phổ biến và đẹp mắt nhất là nấm mật có tán hình dù (Armillaria mellea). Nó là một sinh vật hoại sinh quan trọng của nhiều loài cây, phát sáng với ánh sáng màu hơi lục.
Một loài nấm có tán quan hệ gần với giống ở Bắc Mỹ (Clitocybe illudens) được gọi tên là Jack-O?T-Lantern - Omphaletus olearius, trước đây còn có tên là Omphaletus illudens hoặc Clitocybe illidens, thường tạo thành những quả thể ở những đám lớn trên những gốc cây mục của những cây gỗ cứng. Không phải toàn bộ tai nấm, mà chỉ trừ những vách tia (thụ tầng) trên mặt dưới của mũ nấm.
Những loài nấm mũ khác, như Micena rorida thì duy nhất tạo những bào tử phát sáng. Trong khi Collybia tuberosa duy nhất phát sáng ở những gút thắt của sợi tơ.
Những nấm mũ lùn & chắc mập có mũ sáng rõ, cường độ của nó không bao giờ thay đổi cho tới khi có sự ngắt ngang của ban ngày.
I.5. Các loài nấm phát quang phổ biến và sự phân bố
Trên thế giới có 4 loài nấm phát quang phổ biến nhất là Armillaria mellea, Mycena citricolor, Panellus stipticus, Omphalotus olearius.[4]
Armillaria mellea (thường gọi là nấm mật- honey mushroom) phân bố ở vùng Nam Mỹ, Châu Âu và Châu Á, chúng mọc trên các bụi cây già, cây chết,? nấm này ăn rất ngon. Quả thể của nấm nhỏ màu vàng, có cuống. Quả thể này không phát sáng, chỉ có hệ tơ và khuẩn căn là phát sáng.
Omphalotus olearius (tên khác Pleurotus olearius hay Clitocybe illudens) , có ở Châu Âu. learius có nòi thường mọc ở các gốc cây oliu, có màu vàng cam gọi là nấm cây oliu. Nấm có thụ tầng phát sáng. Loài này có chứa chất độc illuden, sự nhiễm độc thường biểu hiện những triệu chứng chuột rút dữ dội, chứng nôn mữa và chứng co giật. Ở Bắc Mỹ còn có loài O. illudent.
Panellus stipticus (Panus stipticus) là loài phát sáng ở cả tơ và quả thể, có các nòi ở Châu Aâu và Bắc Mỹ nhưng chỉ nòi ở Bắc Mỹ là phát sáng. Đây là loài nấm độc, nó có chứa yếu tố đông máu.
Mycena là giống có các loài phát sáng: M. citricolor (hay Omphalia flavida), M. chlorophos (ở Nhật Bản), Mycena galericulata (Bắc Mỹ) .
Ở vùng Atherton (thuộc nước Úc) có một loài như nấm. Nó là một tai nấm phát sáng xanh lục rất nhỏ đường kính chỉ khoảng 3-5mm, và thường được thấy phổ biến trên nền rừng.
"Những việc cần làm ngay"

II. Cặ CHỏắ PHÁT QUANG ỏằz NỏÔM
II.1.Tiỏn trơnh cỏằĐa sỏằ phĂt quang sinh hỏằc
KhỏÊ nfng phĂt sĂng trong bóng tỏằ'i cỏằĐa cĂc loài nỏƠm ('ặỏằÊc gỏằi là sỏằ phĂt quang sinh hỏằc) là nguyên nhÂn do mỏằTt chỏƠt hóa hỏằc trong nỏƠm phỏÊn ỏằâng vỏằ>i O2. ỏằz nỏƠm, Ănh sĂng phĂt ra mỏằTt cĂch liên tỏằƠc (khĂc vỏằ>i 'om 'óm). Nên giỏằ cho khúc gỏằ- 'ặỏằÊc ỏâm ặỏằ>t (nhặng không 'ặỏằÊc no nặỏằ>c) và ỏằY mỏằTt nhiỏằ?t 'ỏằT khoỏÊng 100C 'ỏn 250C sỏẵ làm tfng 'ỏn tỏằ'i 'a sỏằ phĂt sĂng.
PhĂt quang sinh hỏằc ỏằY nỏƠm câng là mỏằTt phỏÊn ỏằâng sinh hóa, 'ặỏằÊc mô tỏÊ nhặ mỏằTt phỏÊn ỏằâng quang hóa liên quan 'ỏn mỏằTt biỏn 'ỏằ.i trỏằc tiỏp nfng lặỏằÊng hóa hỏằc thành nfng lặỏằÊng Ănh sĂng. PhỏÊn ỏằâng liên quan 'ỏn nhỏằng yỏu tỏằ' sau:
ã Enzyme Luciferase - chỏƠt xúc tĂc sinh hỏằc thúc 'ỏây nhanh và kiỏằfm soĂt tỏằã lỏằ? cỏằĐa nhỏằng phỏÊn ỏằâng hóa hỏằc trong nhỏằng tỏ bào.
ã Photon õ?" chạm nfng lặỏằÊng Ănh sĂng.
ã ATP õ?" phÂn tỏằư dỏằ trỏằ nfng lặỏằÊng cỏằĐa sinh vỏưt.
ã CặĂ chỏƠt Luciferin õ?" mỏằTt phÂn tỏằư 'ỏãc biỏằ?t.
ã O2 õ?" là mỏằTt yỏu tỏằ' thiỏt yỏu cho viỏằ?c xúc tĂc phỏÊn ỏằâng phĂt quang sinh hỏằc.
PhặặĂng trơnh phỏÊn ỏằâng phĂt quang cặĂ bỏÊn:
ATP + Luciferin + Luciferase + O2 = Ănh sĂng (photon)
PhỏÊn ỏằâng phĂt quang sinh hỏằc xỏÊy ra trong 2 bặỏằ>c:
ã PhỏÊn ỏằâng liên quan 'ỏn mỏằTt cặĂ chỏƠt (D-luciferin), liên kỏt vỏằ>i ATP và O2 'ặỏằÊc kiỏằfm soĂt bỏằYi enzyme luciferase. Luciferin và luciferase khĂc nhau vỏằ mỏãt hóa hỏằc ỏằY nhỏằng sinh vỏưt khĂc nhau.
ã Nfng lặỏằÊng hóa hỏằc trong giai 'oỏĂn I sỏẵ hoỏĂt hóa mỏằTt phÂn tỏằư 'ỏãc biỏằ?t là phÂn tỏằư phĂt sĂng (do sỏằ kỏt hỏằÊp cỏằĐa luciferase-luciferin). Kỏt quỏÊ cỏằĐa sỏằ kưch hoỏĂt là sỏằ phÂn hỏằĐy 'ặỏằÊc biỏằfu hiỏằ?n rà ràng trong kiỏằfu phĂt ra photon, tỏĂo ra Ănh sĂng. Aạnh sĂng phĂt ra không phỏằƠ thuỏằTc vào nfng lặỏằÊng Ănh sĂng hoỏãc nfng lặỏằÊng khĂc lỏƠy vào bỏằYi sinh vỏưt và vơ thỏ nó là Ănh sĂng lỏĂnh.
PhỏÊn ỏằâng phĂt quang sinh hỏằc cỏằĐa nỏƠm xỏÊy ra ỏằY bào tỏằư. Sỏằ phĂt sĂng cỏằĐa mâ nỏƠm là do nhỏằng phiỏn nỏƠm (thỏằƠ tỏĐng) phĂt sĂng và Ănh sĂng khuỏch tĂn xuyên qua nhỏằng tỏ bào ỏằY mâ nỏƠm.
Màu cỏằĐa Ănh sĂng khĂc nhau liên quan 'ỏn sỏằ khĂc nhau cỏằĐa cặĂ chỏƠt (Luciferin). NỏƠm phĂt ra Ănh sĂng màu lỏằƠc hặĂi xanh trong khi Sinh vỏưt biỏằfn phĂt ra Ănh sĂng màu xanh, sỏằâa biỏằfn phĂt ra Ănh sĂng màu xanh lĂ cÂy, 'om 'óm phĂt ra Ănh sĂng màu vàng hặĂi xanh, nhỏằng con trạn 'ỏƠt phĂt ra Ănh sĂng màu 'ỏằ.[4]
II.2. Quang phỏằ. phĂt sĂng cỏằĐa nỏƠm
NỏƠm tỏĂo ra Ănh sĂng có khoỏÊng dao 'ỏằTng lên 'ỏn 80 nm, tặặĂng 'ặặĂng vỏằ>i 1/4 phỏằ. Ănh sĂng khỏÊ kiỏn (400 õ?" 700 nm). HỏĐu hỏt Ănh sĂng tỏĂo ra trong mỏằTt dÊy hỏạp. Aạnh sĂng tỏĂo ra ỏằY 'ỏằ?nh cao nhỏƠt trong khoỏÊng 520 - 530 nm. Đỏằ?nh là 525 cỏằĐa nỏƠm, nhặ vỏưy ngỏn hặĂn 40 nm so vỏằ>i 'om 'óm (565 nm) và dài hặĂn vi khuỏân 50 nm.
Sỏằ phĂt sĂng ỏằY phỏĐn xanh nhỏĂt cỏằĐa quang phỏằ.. Ánh sĂng phĂt ra tỏằô nhỏằng khúc gỏằ- có thỏằf nhỏĂt hặĂn Ănh sĂng thỏưt mà nó phĂt ra là do Ănh sĂng phỏÊi xuyên qua gỏằ- và nhỏằng phỏĐn dặĂ bĂm trên gỏằ-. Đỏằ'i vỏằ>i cĂc tỏ bào già, bỏằ mỏãt sỏôm, vĂch dày câng có thỏằf làm thay 'ỏằ.i Ănh sĂng xuyên qua. Màu sỏc thay 'ỏằ.i tỏằô màu xanh 'ỏn màu xanh tặặĂi. [3]
II.3. Chi tiỏt vỏằ cặĂ chỏ phĂt quang cỏằĐa mỏằTt sỏằ' loài
II.3.1. NỏƠm Armillaria mellea
QuỏÊ thỏằf loài này không phĂt sĂạng, chỏằ? có hỏằ? tặĂ và khuỏân cfn là phĂt sĂng. CĂc khuỏân cfn màu tỏằ'i nhặ rỏằ. cÂy, khi chúng ngỏằông phĂt triỏằfn hay khi 'i vào pha nghỏằ? thơ mỏƠt khỏÊ nfng phĂt sĂng. HỏĐu hỏt cĂc hoỏĂt 'ỏằTng phĂt triỏằfn và hô hỏƠp cỏằĐa cĂc tỏ bào nỏƠm tỏĂo ra Ănh sĂng. CĂc 'iỏằu kiỏằ?n cho phâp nỏƠm phĂt triỏằfn nhanh thơ cho phâp Ănh sĂng 'ặỏằÊc tỏĂo ra. CĂc yỏu tỏằ' môi trặỏằng cỏĐn thiỏt cho nỏƠm phĂt quang là sỏằ cung cỏƠp thỏằâc fn, kỏ tiỏp là nặỏằ>c, oxy và nhiỏằ?t 'ỏằT.
ã Thỏằâc fn- cĂc chỏƠt dinh dặỏằĂng trong gỏằ- là kho dỏằ trỏằ thỏằâc fn cỏằĐa nỏƠm Armillria. Sỏằ phĂt sĂng có thỏằf kâo dài 'ỏn 8 tuỏĐn cho 'ỏn khi nguỏằ"n nfng lặỏằÊng 'ặỏằÊc tiêu thỏằƠ hỏt. Thặỏằng mỏƠt 4 tuỏĐn 'ỏằf 'ỏĂt 'ỏằT phĂt sĂng mỏĂnh nhỏƠt.
ã ĐỏằT ỏâm õ?" 'ỏằT ỏâm không 'ặỏằÊc quĂ cao hay quĂ thỏƠp, ỏÂnh hặỏằYng 'ỏn sỏằ phĂt triỏằfn cỏằĐa tặĂ sỏẵ ỏÊánh hặỏằYng 'ỏn khỏÊ nfng phĂt sĂng.
ã Oxy õ?" O2 cỏĐn cho sỏằ phĂt triỏằfn cỏằĐa tặĂ nỏƠm. QuĂ nhiỏằu nặỏằ>c sỏẵ ngfn cỏÊn oxy khuỏch tĂn và Ănh sĂng tỏĂo ra có thỏằf bỏằi mỏằTt miỏng gỏằ- nhỏằ phĂt sĂng, ta 'ặa nó vào tơnh trỏĂng thiỏu oxy thơ Ănh sĂng phĂt ra bỏằ rỏng tỏằ.ng nfng lặỏằÊng hô hỏƠp dạng trong phĂt sĂng là rỏƠt nhỏằ. Armilaria có mỏưt 'ỏằT phĂt sĂng theo nhỏằi mỏưt 'ỏằT cao nhỏƠt khoỏÊng 7:30 tỏằ'i và thỏƠp nhỏƠt khoỏÊng 7:30 sĂng. Nhỏằc:
v Bặỏằ>c 1 là sỏằ nỏĂp nfng lặỏằÊng hoĂ hỏằc tỏằô sỏằ hô hỏƠp hoỏãc quĂ trơnh quang hỏằÊp lên trên phÂn tỏằư 'ỏãc biỏằ?t gỏằi là luciferin.
v Bặỏằ>c thỏằâ 2 là lỏƠy phÂn tỏằư 'ỏãc biỏằ?t 'ặỏằÊc kưch hoỏĂt này và kỏt hỏằÊp nó vỏằ>i oxy trong sỏằ hiỏằ?n diỏằ?n cỏằĐa enzyme 'ỏãc biỏằ?t, gỏằi là luciferase. Kỏt quỏÊ là nặỏằ>c, nfng lặỏằÊng thỏƠp hay sỏằ phÂn rÊ mỏĂnh luciferin, và mỏằTt photon Ănh sĂng phĂt ra.
Tiỏn trơnh chung trên 'ặỏằÊc biỏằfu diỏằ.n trong 2 phặặĂng trơnh hoĂ hỏằc sau:

1) L + 2 NADH LH2 + 2 NAD+ (NỏĂp nfng lặỏằÊng)
2) LH2 + O2 L + H20 + hv (Oxy gÂy phÂn rÊ nfng lặỏằÊng)
Trong 'ó enzyme tham gia xúc tĂc:
PhỏÊn ỏằâng 1 : enzymee oxidase / reductase
PhỏÊn ỏằâng 2: enzymee luciferase
LH2 : phÂn tỏằư luciferin
ĐỏĐu tiên , nặỏằ>c 'ặỏằÊc tỏĂo ra tỏĂi nặĂi phĂt ra Ănh sĂng. Kỏ 'ỏn là dặỏằ>i lặỏằÊng oxy thỏƠp nhỏƠt, mỏằTt lặỏằÊng thỏằôa luciferin (LH2) tỏĂo nên. Nỏu oxy 'ỏằTt nhiên 'ặỏằÊc khôi phỏằƠc lỏĂi, mỏằTt tia loâ sĂng mỏĂnh hặĂn Ănh sĂng bơnh thặỏằng tỏĂo ra.
II.3.2.NỏƠm Panellus stipticus
NỏƠm Panellus stipticus phĂt ra Ănh sĂng mỏĂnh tỏằô cỏÊ tặĂ và quỏÊ thỏằf. Nghiên cỏằâu ban 'ỏĐu cho thỏƠy phĂt quang sinh hỏằc tfng lên khi tặĂ nỏƠm 'i vào giai 'oỏĂn ỏằ.n 'ỏằi superoxid tỏĂo ra Ănh sĂng. PhỏÊn ỏằâng này có thỏằf bỏằi. Giỏằ'ng nhặ sỏằ phĂt sĂng cỏằĐa mỏằTt sỏằ' loài 'om 'óm, vi khuỏân, sỏằâa biỏằfn, phiêu sinh vỏưt biỏằfn,õ?Ư
MỏằƠc 'ưch sinh hỏằc cỏằĐa sỏằ phĂt sĂng 'Ê 'ặỏằÊc tranh cÊi rỏƠt nhiỏằu. GỏĐÂn 'Ây, phĂt quang sinh hỏằc 'ặỏằÊc xem là giỏÊi phóng nfng lặỏằÊng thỏằôa vàá không tỏĂo ra nhiỏằ?t. MỏằTt 'ỏằ xuỏƠt khĂc làá phĂt quang sinh hỏằc giúp làm sỏĂch cĂc gỏằ'c oxy có thỏằf gÂy hỏĂi cho mô. BỏằYi vơ phĂt quang sinh hỏằc ỏằY cĂc mô dặỏằ>i 'ỏƠt, nên sỏằ tặặĂng tĂc giỏằa nỏƠm và 'ỏƠt câng 'ặỏằÊc xem xât.
PhĂt quang sinh hỏằc ỏằY trên mỏãt 'ỏƠt cỏằĐa cĂc quỏÊ thỏằf 'ặỏằÊc thỏằôa nhỏưn là 'ỏằf thu hút cĂc 'ỏằTng vỏưt gieo rỏc bào tỏằư.
MỏằTt sỏằ' quan sĂt thỏƠy rỏng mỏằTt sỏằ' nỏƠm phĂt sĂng thơ không phỏÊi 'ỏằf thu hút nhỏằng vỏưt mà chúng fn nhặng 'ỏằf thu hút nhỏằng vỏưt mà fn chúng. NỏƠm phĂt quang thu hút nhỏằng côn trạng bay vào ban 'êm, nhặ bặỏằ>m 'êm, 'óng vai trò phĂt tĂn bào tỏằư. Sỏằ phĂt tĂn nhỏằng bào tỏằư này xỏÊy ra khi chúng xuyên qua ruỏằTt hoỏãc khi chúng trỏằY nên gỏn vào phỏĐn mâi và phỏĐn ngỏằc cỏằĐa côn trạng, vơ thỏ bào tỏằư cỏằĐa nó 'ặỏằÊc phĂt tĂn.
Quay trỏằY lỏĂi vào nfm 1962, McElroy và Seliger 'ỏằ nghỏằi hỏĐu hỏt cĂc loài vàá cĂch tỏằ't nhỏƠt 'ỏằf thoĂt khỏằi 'iỏằu 'ó là 'ỏằf khỏằư vỏằ mỏãt hóa hỏằc cỏằĐa O2 thành H2O. Sỏằ tỏĂo thành Ănh sĂng kăm theo phỏÊn ỏằâng này. TỏƠt cỏÊ nhỏằng sinh vỏưt loỏĂi trỏằô 'ặỏằÊc O2 thành công ỏằY thỏằi 'iỏằfm 'ó, theo ông McElroy và Seliger, thơ có lỏẵ có 'ặỏằÊc tiỏằm nfng phĂt sĂng.
Nhỏằng sinh vỏưt phĂt quang tơm bỏĂn hoỏãc tơm thỏằâc fn 'ỏằu sỏằư dỏằƠng sỏằ phĂt sĂng cỏằĐa nó, là mỏằTt quĂ trơnh rỏƠt nhiỏằu nfng lặỏằÊng.
"Nhỏằng viỏằ?c cỏĐn làm ngay"

IV. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG SINH HỌC
IV.1. Sự phát quang của các sinh vật không là nấm
Sự phát quang ở vi khuẩn và đom đóm đã được khai thác rộng rãi như trong hệ thống đánh dấu(marker) cho sự thăm dò và truy tìm dấu vết của những tế bào trong môi trường và như những cảm biến sinh học (biosesor) cho việc thăm dò những chất ô nhiễm.
Ứng dụng cơ chế phát quang của đom đóm: Cơ chế phát quang của đom đóm sử dụng năng lượng là ATP (Adenosin Tri Phosphat), do đó được ứng dụng trong phương pháp kiểm tra nhanh sự nhiễm khuẩn trong thực phẩm, chẩn đoán một số bệnh có liên quan đến vi sinh vật, kiểm tra sự ô nhiễm của nước thải,? Điều này dựa vào nguyên tắc: nếu có nhiều vi sinh thì có nhiều ATP và ánh sáng phát ra càng mạnh. Phương pháp này thực hiện rất đơn giản và nhanh chóng nên phát hiện nhanh sự nhiễm khuẩn để có thể giải quyết kịp thời, so với các phương pháp cổ điển mất rất nhiều thời gian.
Ứng dụng phát quang của sứa: Phát hiện các bãi mìn sau chiến tranh: Trong các quả mìn người ta dùng thuốc nổ TNT. Có một số loài vi khuẩn có khả năng phân huỷ TNT, chúng phát triển mạnh ở các vị trí có mìn. Lợi dụng đặc điểm đó, các nhà khoa học đã chuyển gen quy định đặc tính phát sáng của sứa vào các vi khuẩn này tạo ra dòng vi khuẩn phân huỷ TNT đồng thời có thêm đặc tính phát sáng. Sau đó phun giống vi khuẩn này vào những khu vực nghi ngờ có mìn, nếu có mìn vi khuẩn sẽ phát triển mạnh và người ta nhận ra những vị trí đó nhờ ánh sáng phát ra. Cơ chế phát sáng của sứa cần có ion Ca2+, do đó có thể dùng phản ứng này để định lượng Ca2+trong mẫu kiểm tra.
Phát quang sinh học cũng có ứng dụng quan trọng trong sinh học phân tử, người ta gắn gen phát sáng vào đoạn gen cần chuyển, sau khi chuyển gen giúp phát hiện các cá thể chuyển gen nhờ ánh sáng phát ra.
Nước phát sáng có thể xác định chính xác những tế bào ung thư. Hiện tượng này là do lấy từ những sinh vật nhất định phát sáng như đom đóm. Điều này được thực hiện đối với những tế bào ung thư chiếu sáng bằng cách đưa vào những bệnh nhân ung thư, trước khi phẫu thuật, một lượng nước gen mà có ý định gắn duy nhất vào những tế bào ung thư. Từ đó, trong suốt ca phẫu thuật, một chất lỏng mà bao gồm gen phát sáng bổ sung sẽ được phun lên vùng đó. Và mô tế bào ung thư vì thế được phát hiện ra chính xác bởi sự phát sáng, cho phép bác sĩ phẫu thuật cắt nó rời khỏi những tế bào khác mà không e sợ việc để lại những chất độc hại, hoặc những sai sót gì về sau.
Bí mật của sự phát quang sinh học trong những sinh vật sống là nằm trong những gene. Để tạo ra những số lượng thương mại về luciferin và luciferas, những gene thu được từ những động vật biển được ***g vào vi khuẩn. Vi khuẩn từ đó nhân lên một cách nhanh chóng, tạo ra nguồn cung cấp gen. Nhưng phải mấtù hơn 10.000 đôla/ 1ngày để rà tìm ở đại dương những sinh vật phát quang và ánh sáng được tạo ra bởi phản ứng hóa học, tuy nhiên, không kéo dài mãi mãi. Những nhà nghiên cứu hy vọng vượt qua được những trục trặc kỹ thuật này.
IV.2.Sự phát quang của nấm
Điều ưu thế hơn những sinh vật phát Quang khác là: Những loài nấm phát quang thì phát ra ánh sáng một cách liên tục suốt đời sống của nó.
Những nhóm nấm Omphalotus có thể là vật thay thế cho các loài phát quang khác mà còn đang khan hiếm về số lượng.
Sự phát triển của những cảm biến sinh học của sợi tơ nấm dựa vào phát quang sinh học cho những chuẩn đoán học môi trường: Gần đây vấn đề phát quang ở nấm mới được tiến hành nghiên cứu rộng rãi. Các nhà khoa học trên thế giới cho rằng nó có tiềm năng lớn phục vụ cho khoa học. Một số trung tâm khoa học môi trường trên thế giới đang nghiên cứu các loài nấm phát quang phục vụ cho công tác bảo vệ môi trường. Sự phát triển của những cảm biến sinh học ở sợi nấm được dùng để cung cấp một thiết bị cho việc thăm dò chất ô nhiễm có trong môi trường(như những sự ô nhiễm acid của đất vùng cao mà tiêu biểu cho kiểu đất chính ở Scotland) đã nổi trội bởi nấm. Những cảm biến sinh học của nấm cũng có khả năng có sự điều tra về vai trò quan trọng của nấm trong những quá trình của môi trường. [15]
Ngoài ra, những cảm biến sinh học của nấm sẽ bổ sung những cảm biến sinh học hiện có mà được dựa trên vi khuẩn phát quang tự nhiên (như Vibrio fischeri), vi khuẩn đánh dấu sáng (như E.coli HB101 pUCD607 và Pseudomonas putida F1 Tn5 luxCDABE), Nấm men đánh dấu sáng (Saccharomyces cerevisiae) và giun tròn đánh dấu phát sáng (Caenorhab***is elegans). [15]
Những cảm biến sinh học dựa trên phát quang sinh học đã được tỏ ra như là những dụng cụ thích hợp cho việc kiểm tra độc tính sinh thái. Hai con đường đi đến điều đó đang được xem xét cho sự phát triển của những cảm biến sinh học : (i) Nấm phát quang tự nhiên và (ii) Nấm phát quang được thay đổi về mặt di truyền.
Trước đây, sự thăm dò và truy tìm dấu vết của những tế bào trong môi trường và những cảm biến sinh học cho việc thăm dò những chất ô nhiễm thì ít được nghiên cứu đối với sự phát quang sinh học của nấm, mặc dù nấm phát quang là một trong hầu hết những dạng phổ biến của phát quang sinh học trên cạn là nguyên nhân thường xuyên của ?~khúc gỗ phát sáng. Điều đó được nghĩ rằng sinh hóa học của hệ thống phát quang sinh học ở nấm thì khác với sinh hóa học của những hệ thống khác đã được biết. Những khảo sát đó hiện nay đang được nghiên cứu trên các loài nấm phát quang tự nhiên trong 42 loài trong 9 giống, tất cả trong chúng đều là nấm đảm. Về nâùm phát quang bao gồm Armilaria mellea, Mycena citricolor (còn có tên là Omphalotus flavida), Omphalotus olearius (Clitocybe illudens) và Panellus stipticus.[15]
Nhữngï nghiên cứu hiện nay
Thử nghiệm sinh học sợi nấm dựa trên sự phát quang sinh học cho việc xét nghiệm độc tính sinh thái. Nấm phát quang tự nhiên, trong A.mellea và M.citricolor đặc trưng đang đượïc sử dụng như những cảm quang sinh học.
Sử dụng nấm phát quang như những vật thông báo trong những sự nghiên cứu về môi trường, điều đó thì cần thiết để xác định có hay không một mối quan hệ giữa sự phát quang và hoạt động trao đổi chất.
Ảnh hưởng của những điều kiện nuôi cấy(nhiệt độ, ánh sáng, và pH) trên sự phát triển tơ nấm và sự phát quang của 4 loài nấm phát quang, A. mellea, M. citricolor, O. olearius và P. stipticus.
Ảnh hưởng của thành phần môi trường trên sự phát trển cuả tơ nấm và sự phát Quang của 4 loài nấm phát quang, A. mellea, M. citricolor, O. olearius, P. stipticus.
Những ứng dụng khả năng phát sáng của những nghiên cứu về Phát quang sinh học: có một tiến bộ nhỏ cho những loài dùng cho khoa học như nó là một tiến trình sinh hóa duy nhất có một vật chỉ thị có thể nhìn thấy được hơn là có thể đo lường. Ánh sáng phát ra trong phản ứng phát quang sinh học hiện có thể được đo lường một cách chính xác bởi việc dùng máy đo ánh sáng (luminometer). Khả năng này dùng để thăm dò một cách dễ dàng và chính xác những lượng nhỏ của ánh sáng đã dẫn đến việc sử dụng phản ứng phát quang sinh học trong nghiên cứu khoa học liên quan đế những ứng dụng của tiến trình sinh hóa.[15]
Những nghiên cứu gần đây đang được phát triển:
Xét nghiệm bệnh lao (Tuberculosis): Với xét nghiệm bệnh bằng phương pháp thông thường trong y học, người bệnh phải đợi sự chuẩn đoán bệnh 3 tháng mới được cho uống đúng thuốc để khỏi bệnh. Điều này tương lai sẽ rất phức tạp vì có đến 11 loại thuốc khác nhau sử dụng làm suy giảm vi trùng lao (TB), để chỉ ra được đúng mục tiêu trước khi xác định chủng vi khuẩn thì cơ hội thành công chỉ là 1/11. Gần đây việc đưa phương pháp phát quang sinh học vào những xét nghiệm bệnh lao phổi đã cho thấy rằng giảm mạnh thời gian cho việc chuẩn đoán bệnh đến chỉ còn 2 ngày. Kỹ thuật liên quan đến việc chèn gen mã hóa cho luciferase vào hệ gen của vi khuẩn lao của người bệnh. Gen được hướng dẫn thông qua một vector của virút và nạp vào đồng thời, từ đó vi khuẩn tạo được luciferase. Khi luciferin được bổ sung vào môi trường nuôi cấy, ánh sáng sẽ được tạo ra. Vì ít hơn 10.000 vi khuẩn cần để mã hóa cho đủ luciferase để tạo một lượng ánh sáng có thể thăm dò được, cho nên thời gian nuôi cấy chủng vi khuẩn trong mẫu bệnh được giảm xuống chỉ còn 2 đến 3 ngày. Vì phản ứng Luciferase-Luciferin đòi hỏi có ATP, nên sự kháng chủng vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy có thể được kiểm tra bởi việc bổ sung một loại thuốc đặc hiệu trong việc điều trị bệnh lao phổi. Bằng việc làm giảm thời gian cần để chỉ ra đúng loại thuốc cho điều trị, ứng dụng này của phát quang sinh học một ngày nào đó sẽ sẵn sàng để cứu một số trong 3 triệu người bị chết mỗi năm do vi trùng lao.[4]
Cảm biến phát quang sinh học cũng được sử dụng trong vài năm như một cảm biến của nhiều hợp chất. Như đã thấy trong ví dụ trên về bệnh lao, Phát quang sinh học có thể sử dụng tính nhạy cho sự có mặt của ATP vì ATP cần cho phản ứng tạo ánh sáng. Những kỹ thuật khác đã được dùng trong việc dò tìm những ion thủy ngân (Hg) và ion Al3+ (aluminum) giữa những ion khác bằng việc sử dụng vi khuẩn mang gen phát sáng được nối với những đơn vị điều hòa (regulon) kháng lại ion có trong môi trường.Ví dụ, nếu một vi khuẩn kháng lại thủy ngân (Hg) trong môi trường có thủy ngân, những gen mã hóa cho sự kháng thủy ngân của nó sẽ được hoạt hóa. Sự hoạt hóa những gen đó cũng sẽ hoạt hóa gen luciferase nối với nó, vì thế vi khuẩn sẽ tạo luciferase bất cứ khi nào có mặt thủy ngân. Việc bổ sung luciferin và việc thử nghiệm cho sự tạo ánh sáng với một máy đo sự phát sáng thì hữu dụng trong việc xét nghiệm những chất ô nhiễm trong nguồn nước khi chúng ở nồng độ quá thấp để có thể thăm dò bằng phương pháp thông thường.
Những lĩnh vực khác hiện đang sử dụng phát quang sinh học trong nghiên cứu khoa học bao gồm : những ứng dụng trong sự tiến hóa, sinh thái học, lịch sử học , vật lý học, sinh hóa học và dược học. Bất cứ lĩnh vực nào liên quan đến một sinh vật sống đều có thể sử dụng kỹ thuật phát quang sinh học như một cảm biến sinh học.
Tóm lại : Ánh sáng được phát ra bởi nấm phát quang trong nhiều thế kỷ đã đặt ra vấn đề làm thế nào để có được những ứng dụng thực tiễn. Câu trả lời cho những vấn đề trên là ngày nay đã khám phá và đạt kết quả trong việc ứng dụng về dược học của nó. Nghiên cứu tương lai với nấm phát quang sinh học đang được phát triển trên phạm vi rộng khắp thế giới, đặc biệt là Bắc Mỹ, Châu Aâu. [4]
IV.3. Độc tố của nấm phát quang
Trong một số loài nấm phát quang thì một số có chứa độc tố, chúng cũng đang được nghiên cứu về khả năng chống ung thư, làm thuốc ?
Không phải tất cả nấm phát quang đều độc. Sau những cuộc kiểm tra và ghi nhận về nấm phát quang cho thấy không có sự tương quan giữa khả năng ăn được của nấm và sự phát quang của nó.
Một trong số những nấm mũ như Armillaria mellea nấm mật đã được liệt kê là loài nấm dùng để ăn rất ngon.
Trong khi đó nấm Jack O?T Latern - Omphalotus olearius được biết là độc và là nguyên do của những bệnh co thắt ruột.
Giá trị dùng làm thức ăn của nấm Mycena galericulata thì chưa được biết.
Và nấm Panellus stipticus đã được liệt kê là độc, được ghi nhận đóng vai trò như một tác nhân đông tụ và hữu dụng trong việc làm ngừng chảy máu.
Sự phát quang sinh học của learius có liên quan tới một vài sesquiterpenes gọi là illudins. Một trong những chất này, illudin S, đã được tìm thấy là hoạt động chống lại một tình trạng hỗn loạn của những tế bào ung thư khác nhau trong ống nghiệm. Nhưng illudin S thì có phần quá độc cho việc sử dung tri bệnh. Những dạng tổng hợp tương tự đã được chuẩn bị gần đây thì ít độc hơn, hoặc ở dạng chưa hoạt động. Chất độc của nấm phát quang Omphalotus còn được ghi nhận có khả năng trị các dạng bệnh ung thư ở người như: ung thư vú, ung thư đại tràng, ung thư phổi, ung thư buồng trứng đang được các nhà khoa học tách chiết và thử nghiệm.
"Những việc cần làm ngay"