Bagaimana Fireflies Menghasilkan Cahaya?

Twilight berkelap-kelip kunang-kunang menegaskan bahwa musim panas telah tiba. Sebagai seorang anak, Anda mungkin telah menangkap serangga yang disebut kilat di tangan Anda yang ditangkupkan dan mengintip melalui jari-jari Anda untuk menyaksikannya bersinar, bertanya-tanya bagaimana kunang-kunang yang menarik menghasilkan cahaya.

Kunang-kunang buat cahaya dengan cara yang mirip dengan cara kerja glowstick. Cahaya dihasilkan dari reaksi kimia, atau chemiluminescence. Ketika reaksi kimia penghasil cahaya terjadi dalam organisme hidup, para ilmuwan menyebut sifat ini bioluminescence. Paling organisme bercahaya hidup di lingkungan laut, tetapi kunang-kunang adalah salah satu makhluk darat yang mampu menghasilkan cahaya.

Jika Anda melihat dengan cermat pada kunang-kunang dewasa, Anda akan melihat bahwa dua atau tiga segmen perut terakhir tampak berbeda dari yang lain. Segmen ini terdiri dari organ penghasil cahaya, struktur efisien yang menghasilkan cahaya tanpa kehilangan energi panas. Jika Anda pernah menyentuh bola lampu pijar setelah beberapa menit, Anda tahu panas. Jika organ cahaya kunang-kunang memancarkan panas yang sebanding, serangga akan menemui ujung yang renyah.

Pada kunang-kunang, reaksi kimia yang menyebabkannya bercahaya bergantung pada enzim yang disebut luciferase. Jangan disesatkan dengan namanya; Enzim ini bukan pekerjaan iblis. Korek berasal dari bahasa Latin lucis, artinya ringan, dan ferre, artinya membawa. Luciferase secara harfiah, itu adalah enzim yang membawa cahaya.

Firefly bioluminescence membutuhkan kehadiran kalsium, adenosin trifosfat, luciferan kimia, dan enzim luciferase dalam organ ringan. Ketika oksigen diperkenalkan pada kombinasi bahan kimia ini, ia memicu reaksi yang menghasilkan cahaya.

Baru-baru ini para ilmuwan menemukan bahwa oksida nitrat berperan penting dalam memungkinkan oksigen memasuki organ ringan kunang-kunang dan memulai reaksi. Dengan tidak adanya oksida nitrat, molekul oksigen berikatan dengan mitokondria pada permukaan sel organ cahaya dan tidak dapat memasuki organ untuk memicu reaksi. Jadi tidak ada cahaya yang bisa dihasilkan. Saat hadir, oksida nitrat berikatan dengan mitokondria, memungkinkan oksigen masuk ke organ, bergabung dengan bahan kimia lainnya, dan menghasilkan cahaya.

Selain menjadi penanda spesies untuk daya tarik pasangan, bioluminesensi juga merupakan sinyal bagi pemangsa kunang-kunang, seperti kelelawar, bahwa mereka akan merasakan pahit. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam edisi Agustus 2018 jurnal Kemajuan Sains, para peneliti menemukan bahwa kelelawar makan lebih sedikit kunang-kunang ketika kunang-kunang itu bersinar.

Kunang-kunang penghasil cahaya flash dalam pola dan warna yang unik untuk spesies mereka, dan pola flash ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi mereka. Belajar mengenali spesies kunang-kunang di daerah Anda membutuhkan pengetahuan tentang panjang, jumlah, dan ritme kilasnya, interval waktu di antara lampu kilat mereka, warna cahaya yang mereka hasilkan, pola penerbangan pilihan mereka, dan waktu malam ketika mereka biasanya berkedip.

Tingkat pola flash firefly dikendalikan oleh pelepasan ATP selama reaksi kimia. Warna (atau frekuensi) cahaya yang dihasilkan kemungkinan dipengaruhi oleh pH. Kecepatan kilat firefly juga akan bervariasi dengan suhu. Temperatur yang lebih rendah menghasilkan kecepatan flash yang lebih lambat.

Bahkan jika Anda cukup berpengalaman dalam pola kilat untuk kunang-kunang di daerah Anda, Anda harus memperhatikan kemungkinan peniru yang mencoba membodohi teman kunang-kunang mereka. Firefly betina dikenal karena kemampuan mereka meniru pola kilat spesies lain, sebuah trik yang mereka gunakan untuk memikat pria yang tidak menaruh curiga lebih dekat sehingga mereka bisa mendapatkan makanan yang mudah. Tidak mau kalah, beberapa kunang-kunang jantan juga dapat menyalin pola kilat spesies lain.

Luciferase adalah enzim yang berharga untuk penelitian biomedis, terutama sebagai penanda ekspresi gen. Para peneliti dapat benar-benar melihat gen di tempat kerja atau keberadaan bakteri ketika luciferase ditandai. Luciferase telah banyak digunakan untuk membantu mengidentifikasi kontaminasi makanan oleh bakteri.

Karena nilainya sebagai alat penelitian, luciferase sangat diminati oleh laboratorium, dan panen komersial kunang-kunang hidup berdampak negatif terhadap populasi kunang-kunang di beberapa daerah. Namun, para ilmuwan berhasil mengkloning gen luciferase dari satu spesies kunang-kunang, Photinus pyralis, pada tahun 1985, memungkinkan produksi skala besar luciferase sintetis.

Sayangnya, beberapa perusahaan kimia masih mengekstraksi luciferase dari kunang-kunang daripada memproduksi dan menjual versi sintetis. Hal ini secara efektif memberi hadiah kepada para kepala kunang-kunang di beberapa daerah, di mana orang-orang didorong untuk mengumpulkannya oleh ribuan orang selama puncak mereka musim kawin musim panas.

Di satu daerah Tennessee di tahun 2008, orang-orang berhasrat menguangkan permintaan satu perusahaan untuk kunang-kunang yang ditangkap dan membekukan sekitar 40.000 pejantan. Pemodelan komputer oleh satu tim peneliti menunjukkan bahwa tingkat panen ini mungkin tidak berkelanjutan untuk populasi kunang-kunang. Dengan ketersediaan luciferase sintetis saat ini, panen kunang-kunang untuk mencari keuntungan sama sekali tidak diperlukan.

• Capinera, John L. Ensiklopedia Entomologi. Springer, 2008.
• “Firefly Watch.” Museum Sains, Boston.
• “Bagaimana dan Mengapa Fireflies Menyala?” Ilmiah Amerika, 5 September 2005.
• “Kunang-kunang Menyala Untuk Menarik Pasangan, Tetapi Juga Untuk Menangkal Pemangsa.” Asosiasi Amerika untuk Kemajuan Ilmu Pengetahuan, 21 Agustus 2018.
• _{Lee, John. "Bioluminesensi dasar"Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler, Universitas Georgia.}
• _{"Pemodelan Efek Panen terhadap Kegigihan Populasi Firefly," Pemodelan Ekologis, 2013.}