Світлячки давно вважаються одним із найефектніших прикладів природної біолюмінесценції, однак уявлення про силу їхнього світіння, схоже, потребують перегляду. Новий аналіз показав, що оцінки, зроблені понад століття тому, могли суттєво перебільшувати реальні показники.
Ще у 1912 році американський фізик Вільям Кобленц намагався визначити інтенсивність світла, яке випромінюють світлячки виду Photinus pyralis. Він використовував тодішні одиниці вимірювання — так звані “свічки” — і дійшов висновку, що один спалах становить приблизно від однієї п’ятдесятої до однієї чотирьохсотої сили свічки. У сучасному перерахунку це відповідало близько одного мілівата або 10¹³–10¹⁴ фотонів за спалах. Ці цифри надовго закріпилися у науковій та навчальній літературі.
Сумніви у класичних розрахунках
Фахівець у сфері машинного навчання Девід Сільвер із Нью-Йорка вирішив перевірити ці історичні оцінки, зіставивши їх із сучасними біохімічними знаннями. За його словами, дані, які роками вважалися достовірними, не узгоджуються з реальними можливостями реакції, що лежить в основі світіння.
Йдеться про взаємодію люциферину та ферменту люциферази — процес, під час якого і виникає світло. Навіть за максимально ефективних умов, коли кожна молекула реагує і генерує фотон, верхня межа випромінювання не може перевищувати приблизно 10¹¹ фотонів. Це на два–три порядки менше за цифри, наведені Кобленцем.
Щоб перевірити свої припущення, дослідник провів польові вимірювання, використовуючи люксметр для фіксації інтенсивності світла малайзійських світлячків. Паралельно він проаналізував оригінальні записи початку XX століття та зіставив їх із сучасними підходами до вимірювань.
Чому виникла похибка
Ймовірно, неточності ранніх оцінок пояснюються обмеженістю приладів і методик того часу. На початку минулого століття дослідники не мали доступу до точних фотометричних інструментів, а також не розуміли детально механізми біолюмінесценції на молекулярному рівні.
Крім того, поняття “свічки” як одиниці світлової інтенсивності саме по собі було доволі умовним і залежало від багатьох факторів, включно з умовами спостереження. Перехід до сучасних одиниць вимірювання дозволив виявити розбіжності, які раніше залишалися непоміченими.
Попри це, світлячки залишаються надзвичайно ефективними “джерелами світла” у природі. Їхня біолюмінесценція майже не супроводжується тепловими втратами, що робить її однією з найекономніших форм світіння серед живих організмів.
