Jarzy się

Dwie godziny drogi z Sydney przez kręte autostrady wzdłuż wybrzeża Pacyfiku. Potem, już w czasie zmierzchu, powolne kluczenie mniejszymi dróżkami. Ocean ma kolor ciężkiej, ołowianej blachy, na niebie wiszą późnosierpniowe chmury. To zimowa Australia. Nie ma śladu po złotych plażach i palącym słońcu. Jest nieprzyjemnie chłodno, wilgotne powietrze stoi w miejscu i wyciąga z ciała resztki ciepła. Szary jak ołów ocean ciągnie się nieruchomą płaszczyzną po horyzont. Pory roku w Australii są nudne. Jest tutaj po prostu ledwo zauważalne osuwanie się z wilgotnego lata w szarą i nieciekawą zimę, i równie powolny powrót do lepkiego, letniego zaduchu.

Z położonej na nadmorskich wzgórzach drogi widzę cel, mocno już zamazany zapadającym zmrokiem: wgryziona w ląd, rozległa zatoka Jervis Bay. Czeka mnie noc w samochodzie (nie było czasu na szukanie noclegu). Zanim jednak pójdę spać (jeśli pójdę spać), mam nadzieję na spektakl. Oby internetowy alert, który wyrwał mnie z pracy, nie okazał się fałszywym alarmem.

Nad zatoką jest pusto. Zły znak. Faktycznie, jest dość chłodno jak na australijską zimę – może to odstraszyło przyjezdnych. Mimo wszystko, po podobnym alercie plaża powinna roić się od podekscytowanych ludzi i wyprężonych trójnogów z najdroższymi lustrzankami wycelowanymi w falujący ocean. Po kilkuset metrach, zostawiwszy światła niewielkiej Vincentii za sobą, wsiąkam w ciemność. W oddali spokojny ocean faluje i chlupocze, kiedy łamią się niewielkie fale – na tyle słabe, że do brzegu dobija tylko leniwe muśnięcie przyboju. Noc zapada szybko. Rozsiadam się na piaszczystej plaży, wzrok kieruję w stronę czarnego oceanu, dającego znać o swoim istnieniu jedynie cichym szumem i wilgotnym zapachem glonów.

Po trzydziestu minutach zaczynam czuć znużenie. Próbuję upartym spojrzeniem zaklinać falującą wodę. I chyba w końcu mi się udaje. Z początku wygląda to jak daleki, buzujący bałwan fal – tyle że morze jest zbyt spokojne, żeby spiętrzyć czoło fal w białe pióropusze piany. Ale moje oczy nie płatają mi figla: jakieś dwadzieścia metrów od brzegu ocean rytmicznie rozjarza się trupiobladym blaskiem, by po sekundzie zgasnąć. Ludzkie oko nie przywykło do chwytania tak słabych i skąpych strumieni fotonów, co chwila więc przemyka mi przez głowę myśl: „Czy to są realne błyski światła, czy może przypadkowy szum pozbawionej bodźców siatkówki?”.

Ale to nie jest zakłócenie – biaława poświata wyraźnie odcina się od smolistej czerni i co najlepsze – powoli sunie do brzegu, pewnie załapawszy się na jakiś leniwy, powierzchniowy prąd. Po kilku minutach światło jest już bardzo wyraźne, ma kształt nieregularnej mleczno-błękitnej kałuży i w absolutnej ciszy pełznie w stronę brzegu, białawą strużką sącząc się przez falującą czerń. Porwane przez leniwy przybój strzępy tej poświaty mieszają się z morską wodą przygasając na chwilę, by po chwili błysnąć zaskakująco wyraźnym ­niebieskim „fleszem”, uderzając w piasek plaży i osiadając na nim chmarą drobnych, jarzących się iskierek.

Dawno zapomniałem o zmęczeniu i przenikliwym chłodzie. Trójnóg mojego podręcznego statywu już wpija się swoimi pazurami w piasek, a cyfrowa matryca przez otwartą na oścież przysłonę spija każdy wpadający do obiektywu foton. Pewnie wiele tych zdjęć się nie uda: za mało fotonów odrywa się od żarzących się turkusem i błękitem plam światła, zbyt mało informacji dociera do aparatu, by był w stanie zrekonstruować cały ten spektakl. Zostawiam na chwilę aparat, ściągam buty i wchodzę w to światło. Moje stopy otacza niebieska aureola, każde poruszenie palcami wzbudza fale i pulsy niebieskiego świecenia. Jakby woda chciała mi coś powiedzieć. Każdy odcisk stóp w piasku na chwilę zapala się tysiącem błękitnych iskier, by po chwili zgasnąć.

Bioluminescencja. Mleczne morze – albo mareel, „morze ognia”, jak nazywali to zjawisko rybacy z Szetlandów. Światło oceanu. Doskonale wiem, z czym mam do czynienia – a mimo to w mojej głowie krąży tylko jedna myśl: magia!

Bio(chemiczny) blask

Noctiluca scintillans. Po polsku zaklasyfikujemy ten organizm jako bruzdnicę, przedstawiciela jednokomórkowych glonów, o komórkach zamkniętych w pancerzykach celulozowej zbroi. Ten konkretny gatunek pod mikroskopem nie wygląda oszałamiająco: przezroczysty balonik wypełniony niepozorną, jednokomórkową breją. W wodzie porusza się za pomocą wici wygodnie zapakowanej w, nomen omen, bruzdę pancerzyka. Za dnia duże skupiska tego glonu wyglądają jak cielisto-różowe plamy unoszące się na morskiej wodzie, biernie wędrujące wzdłuż powierzchniowych prądów. Ale to w nocy Noctiluca ujawnia swoją magię.

Noctiluca scintillans, albo „morska iskierka” (z ang. sea sparkle), to tylko jeden z wielu setek występujących na Ziemi organizmów potrafiących spontanicznie produkować światło. Na pewno jeden z bardziej niezwykłych. Ponieważ w przypadku bruzdnic mamy do czynienia z pojedynczymi komórkami zawieszonymi w wodzie – efekt ich świecenia jest oszałamiający i trudny do opisania. Uroku świecącym bruzdnicom dodaje fakt, że często świecą dopiero po ich mechanicznym pobudzeniu. Czy jest to nasza ręka przecinająca powierzchnię wody, czy fala przyboju gwałtownie rozbijająca się o piaszczysty brzeg, czy mknący przez podwodną chmurę bruzdnic delfin – efekt jest niezmiennie surrealistyczny. Smugi i pasma niebieskiego, pulsującego światła ciągnące się za ruchomymi obiektami wprawiają w osłupienie.

„Życie tak potrafi?!” – chciałoby się zapytać. I choć biochemia tego zjawiska jest dość dobrze poznana, bardzo trudno zachować powagę, wyzbyć się nienaukowych westchnień i zachwytów, zredukować całe to przedstawienie do zbioru suchych reakcji chemicznych i ekologicznych faktów. ­Bioluminescencja – nieważne, w której ze swoich ­taksonomicznych odmian doświadczana – nawet najzatwardzialszych naukowców zamienia w cieszące się z chwili niezwykłości dzieci. Paradoksalnie jest to chyba najlepszy test nieskrępowanej fascynacji życiem, jaką powinien mieć w sobie każdy biolog.

Sprowadzając magię świecącego na niebiesko morza do fizykochemicznych podstaw możemy stwierdzić, że w zasadzie patrzymy na dość oryginalny rodzaj spalania. Błękitne światło bruzdnic powstaje w reakcji utleniania (nieco bardziej wyrafinowana, spokojniejsza forma „spalania”) pewnej substancji: lucyferyny. Konotacje nazewnicze nie są przypadkowe: podobnie jak imię upadłego anioła Lucyfera, nazwa związku chemicznego pochodzi od łacińskiego lucifer, co oznacza „niosący światło”.

Lucyferyna nie jest jednym konkretnym związkiem, raczej całą rodziną cząsteczek o dość zróżnicowanej strukturze. Ta występująca w bruzdnicach jest krewną chlorofilu, zielonego barwnika umożliwiającego fotosyntezę. Lucyferyny mają wspólną cechę: jeśli utlenimy je w odpowiednich warunkach, uwalniają energię powstającą w trakcie takiej reakcji w postaci fotonu światła, najczęściej niebieskiego lub zielonego. W wykonaniu organizmów żywych jest to jedna z najbardziej niesamowitych reakcji chemicznych: niemalże 90 proc. energii uwalnianej w trakcie utleniania lucyferyny przekształcane jest w światło. Niezły wynik, biorąc pod uwagę, że współczesne lampy LED potrafią jedynie około 20 proc. zużywanej energii elektrycznej wyemitować jako światło widzialne (resztę oddając do otoczenia w postaci ciepła). Oczywiście lucyferyna nie utlenia się ot tak, spontanicznie łącząc się z tlenem w środowisku: w procesie bioluminescencji bierze również udział lucyferaza, enzym przeprowadzający całą reakcję. U bruzdnic lucyferaza upakowana jest w nanofabrykach światła zawieszonych w gęstej komórkowej cytoplazmie, zwanych scyntyllonami.

Ale to wszystko nie ma w tej chwili znaczenia. Liczy się tylko to, że mam kosmos mrugających turkusowo gwiazd u moich stóp. Kleksy mlecznej poświaty obrysowały już całą linię brzegową plaży Barfleur, zupełnie jakby wilgotny piasek nagle zamienił się w lustrzane odbicie czystego, nocnego nieba i biegnącej przez jego środek smugi Drogi Mlecznej.

Skąd w tych niepozornych mikroorganizmach potrzeba świecenia? Światło jest w przyrodzie rodzajem energii dość trudnej do wytworzenia – wymaga specyficznych warunków, precyzyjnego dostrojenia energetycznych poziomów biocząsteczek tak, aby emitowana przez nie energia trafiała dokładnie w irytująco wąskie okienko energetyczne światła widzialnego. Choć zimne światło bioluminescencji wydaje się być zbyt słabe, by dać cokolwiek sensownego dryfującym w wodzie komórkom bruzdnic – być może jego ewolucja wcale nie była chwilową czkawką biochemicznych szlaków.

Możliwe, że bruzdnicowa lucyferyna powstała przez przypadek – świadczyłaby o tym choćby jej struktura, łudząco podobna do łańcuszka kanciastych pierścieni atomów węgla i azotu znajdujących się w cząsteczce chlorofilu. Czy lucyferyna to przypadkowy odpad metabolizmu chlorofilu – tego nie wiemy. Kiedy jednak jej świetlne „zdolności” wyszły na jaw – jej ewolucyjna przydatność mogła być już całkiem spora. Obecnie uważa się, że błyski światła produkowane przez komórki bruzdnic dezorientują bruzdnicowych pożeraczy: większe, drapieżne składniki planktonu takie jak pierwotniaki czy skorupiaki. Niebieskie światło może też wabić w sam środek konsumowanej ławicy bruzdnic większe drapieżniki, naprowadzając je tym samym na cel, jakim mogą być mikrodrapieżniki nękające świecące glony.

O takiej dość wyrafinowanej funkcji bruzdnicowej bioluminescencji może świadczyć jej ulotność: sterowana precyzyjnym zegarem biologicznym znika ona za dnia. Nawet umieszczone w ciemności – komórki Noctiluca scintillans przestają błyskać światłem, kiedy ich wewnętrzny czasomierz obwieszcza wschód słońca.

Niebo na ziemi

Spotkanie z bioluminescencją to zawsze przygoda. Nie ma znaczenia miejsce i czas. Dokładnie taki sam zachwyt ogarnia mnie, kiedy stoję w ciemności Beskidu Niskiego, w samym środku wirującego roju świetlików, jak kiedy zagłębiam się w korytarz nisko sklepionej jaskini w australijskich Górach Błękitnych, nie mogąc oderwać wzroku od lśniących w wilgotnej ciszy „świetlnych robaków” (ang. glow-worms). Ich jarzące się spokojnym światłem pułapki pokrywają skalny sufit wielu górskich jaskiń w Australii i Nowej Zelandii. Co ciekawe, choć emitują światło przypominające kolorem blask świecących bruzdnic, ich bioluminescencja oparta jest na innej lucyferynie i wyewoluowała zupełnie niezależnie.

Dla mnie, biologa, najbardziej fascynująca jest właśnie tajemnica, naukowy sekret. Wiele na temat świecącego życia już wiemy, rozumiemy biochemię większości produkujących światło reakcji, znamy ewolucyjną historię genów, które programują niezwykłą zdolność przetwarzania energii chemicznej na fotony światła widzialnego. Mimo to wielu tajemnic bioświatła wciąż nie rozumiemy, nie potrafimy zamknąć w prostym równaniu przydatności wielu przypadków bioluminescencji, jej ekologicznej i ewolucyjnej roli.

Jednym z jej najbardziej tajemniczych przykładów są bioluminescencyjne grzyby. Natknąć się na nie można nawet w Polsce – wystarczy wybrać się do starego lasu z dużą ilością martwego drewna, pozostawionego w leśnym runie ku uciesze drewnożernych owadów i grzybów. Nocą, jeśli będziemy mieć szczęście, możemy natknąć się na „leśne duchy”: zawieszone nad ziemią, nieruchome obłoczki zielonkawego światła. To grzyby, świecące w ciemności strzępki ich mycelium oplatające gnijące drewno.

Choć ludzie natykali się na nie od wieków (stąd historie o wiodących na zatracenie ognikach), o świecących grzybach wciąż wiemy niewiele. Nie mamy dobrych hipotez mogących wyjaśnić fizjologiczną funkcję takiego świecenia. Czy ma odstraszać intruzów i pożeraczy grzybowych owocników? A może przeciwnie – przyciągać amatorów mięsistego grzyba, w nadziei, że pożerając go – pomogą w roznoszeniu zarodników?

Podobne pytania kołatały się w mojej głowie, kiedy kilka lat temu postanowiłem zapuścić się nocą w dzikie ostępy dżungli otaczającej stację terenową w Las Cruces w Kostaryce. Za dnia mój czas zajmowało tam uganianie się po lesie za kolibrami – chciałem zrozumieć ich niezwykłe sposoby manipulowania światłem odbitym od ich maleńkich piór. Pióra kolibrów to cuda naturalnej bioinżynierii, organiczne siatki dyfrakcyjne potrafiące z niczego wyprodukować neonowe fiolety i seledyny, soczyste purpury i lśniące złotem pomarańcze. Ale kostarykańska dżungla barwi się również innym, chłodniejszym światłem.

W poszukiwaniu zimnego bioświatła wybrałem się pewnej nocy z grupą przyjaciół na spacer w samo serce dżungli, w poplątany gąszcz oblepiający dolinę rzeki Java i jej rozwidlające się odnogi. Wejście w wilgotny, hałaśliwy labirynt deszczowego lasu nocą to niezwykłe doświadczenie. Na dno doliny potoku prowadzi tam wąska, kamienista ścieżka. Zamykający się nad nią las pełen był zawieszonych w czarnej pustce oczu, otwierających się i znikających w losowych punktach przestrzeni jak maleńkie złote i srebrne odblaski. Te ssacze i ptasie spojrzenia, obojętnie nas odprowadzające, kiedy zagłębialiśmy się w wilgotny las, były tylko przedsmakiem tego, co czekało nas niżej, nad rwącym strumieniem.

Java płynie po gładkich skałach, z hukiem stacza się z wyżyn nad Las Cruces, i gna przed siebie, na spotkanie drugiego potoku – Gamboa – i dalej, w stronę San Vito. Kiedy wreszcie dotarliśmy nad jej skaliste brzegi – z początku nie potrafiłem zorientować się w widoku, który przed nami się roztaczał. Nad naszymi głowami, w wyrwie przebijającej się przez gęste sklepienie koron drzew, lśniła Droga Mleczna, świeciły mocno Syriusz i Procjon, i Betelgeza w Orionie. A pod nami, wzdłuż niewidzialnego w ciemności potoku, rozścielało się lustrzane odbicie galaktyki, kosmos niezliczonych, czasem lekko przygasających, nieruchomych punktów światła. Zielone punkciki były dosłownie wszędzie: na stromych ścianach wąwozu, na pobliskich pniach drzew, na mokrych skałach, które czułem pod butami. Ciągnąca się w ciemną dal smuga światła, pozamykanego w maleńkie, neonowo-zielone punkty. Jakbym stał nad brzegiem jeziora odbijającego w swojej tafli obraz rozgwieżdżonego nieba.

Lawirując między kamieniami mogliśmy pokonać płytki strumień i z bliska zbadać te seledynowe gwiazdy. Każda z nich była maleńką, wodną larwą bliżej nieokreślonego owada, pewnie jednego ze spotykanych lokalnie świetlików (niestety, nawet przewodnik ze stacji terenowej nie był w stanie podać nam dokładnej taksonomicznej klasyfikacji tych stworzeń). Przyczepione do chropowatych powierzchni nad wodą i w wodzie, larwy świeciły jednostajnym blaskiem produkowanym przez niewielki narząd ukryty pod spodnią częścią ich płaskiego odwłoka. Zaniepokojone naszym ruchem albo nieopatrznie muśnięte błyskiem czołówki, przygasały na kilkanaście sekund, by powoli na powrót się rozjarzyć.

Dlaczego owady te w larwalnym stadium świecą, nie bardzo wiadomo. Jeśli faktycznie są to świetliki, bioluminescencja jest im potrzebna dopiero w dorosłości jako seksualny sygnał osobniczej jakości i kondycji. Dlaczego w takim razie nikt nie zajmował się tymi tajemniczymi owadami, by lepiej zrozumieć logikę ich bioświatła? Nie bardzo wiadomo, jak zabrać się za takie badania. Przeniesione do laboratorium, larwy jednomyślnie traciły zdolność świecenia – nawet po zadbaniu o pozornie takie same, idealne warunki życia, jakich doświadczały w zimnych wodach wartkiej rzeki Java.

W drodze powrotnej do stacji, kiedy wydawało się, że nocna dżungla niczym nas już nie zaskoczy – kątem oka dostrzegłem w smolistej czerni leśnego gąszczu białawy kształt. Nie było to żadne zwierzę – kształt ani drgnął, kiedy nasza grupa się zatrzymała. Kiedy zbliżyłem się do dziwnego obiektu, dopiero po chwili zrozumiałem, na co patrzę. W leśnym runie, na wpół zakopany w suchych liściach, tkwił kawałek gałęzi. Całą jej powierzchnię porastały setki maleńkich owocników, wyglądających jak miniaturowe, półcentymetrowe kopie jadalnej kurki. Owocniki jarzyły się zielono-niebieskim światłem – to ten blask zobaczyliśmy z drogi. Nie mogłem oderwać od nich oczu: oto po raz kolejny biologia z niemalże stuprocentową wydajnością zamieniała energię chemicznych wiązań w światło.

Ostrożnie oderwałem kawałek gałęzi. Chciałem choć na chwilę mieć na własność fragment tego niezwykłego zjawiska. Dowiedzieć się choćby odrobinę więcej na temat jego biologii. Ostatecznie ten kawałek bioluminescencyjnego grzyba nie odsłonił przede mną zbyt wielu sekretów. Biolog ze stacji stwierdził dwa dni później, że grzyb był już zbyt przejrzały, by dało się go oznaczyć ze stuprocentową pewnością. Mój mały eksperyment polegający na obserwowaniu owocników zamkniętych w wilgotnym pojemniku w dzień pokazał, że grzyby świeciły również za dnia – zupełnie inaczej niż sterowana swoim wewnętrznym zegarem bruzdnica Noctiluca scintillans.

Niczego więcej mnie ten grzyb nie nauczył – ale w zupełności wystarczyła mi dziecięca radość ze znalezienia wśród milionów gatunków deszczowej dżungli tego jednego, specjalnego, wciąż tajemniczego i nie do końca rozumianego. Być może wrócę w to miejsce, uzbrojony w lepsze metody i więcej determinacji. Być może nadszedł czas, żeby ktoś zajął się nie tylko magią, ale i biologią tego świecącego, kostarykańskiego grzyba. ©