निसर्गत: काही पदार्थ विविध प्रकारे प्रकाशमान होतात. त्यातील प्रतिदीप्ती (Fluorescence), स्फुरदीप्ती (Phosphorescence), रासायनिक प्रतिदीप्ती (Chemical fluorescence) हे प्रमुख प्रकार आहेत.
(१) प्रतिदीप्ती : प्रतिदीप्ती दाखवणारे पदार्थ कमी तरंगलांबीचा प्रकाश शोषून घेतात आणि काही आण्विक प्रक्रियेनंतर १०-८ सेकंदाच्या आत जास्त तरंगलांबीचा प्रकाश उत्सर्जित करतात. या प्रक्रियेत भौतिकविज्ञानातील कारणामुळे प्रकाश निर्माण होतो. या प्रतिदीप्तीसाठी पदार्थ सतत प्रकाशित करावा लागतो.
(२) स्फुरदीप्ती : प्रतिदीप्तीप्रमाणे स्फुरदीप्ती प्रकारात कमी तरंगलांबीचा प्रकाश शोषून घेतला जातो आणि काही आण्विक प्रक्रियेनंतर जास्त तरंगलांबीचा प्रकाश उत्सर्जित होतो. अशा स्फुरदीप्तिमान पदार्थांना प्रकाशमान होण्यासाठी सतत प्रकाशित करण्याची आवश्यकता नसते. उदा., अंधारात चमचमणारी खेळणी, रस्त्यावरील दिशादर्शक रंगद्रव्ये (Paints) इत्यादी स्फुरदीप्तीमुळे प्रकाशमान होणारे पदार्थ इत्यादी.
(३) रासायनिक प्रतिदीप्ती : रासायनिक प्रतिदीप्तीमध्ये काही पदार्थातील रासायनिक विक्रियेतून प्रकाश निर्माण होतो. उदा., जीवदीप्ती. जीवदीप्तीसाठी सजीवातील विशिष्ट जीवरासायनिक प्रक्रिया आवश्यक असतात.
जीवदीप्ती : काही सजीवांमध्ये (प्राणी तसेच वनस्पती) ठराविक जीवरासायनिक प्रक्रियेमुळे नैसर्गिक प्रकाश उत्पन्न होतो. जीवविज्ञानाच्या भाषेत या प्रकाशनिर्मितीस जीवदीप्ती असे नाव आहे. काही सागरी पृष्ठवंशी, कीटक आणि अपृष्ठवंशी सजीव यांमध्ये जीवदीप्ती आढळून येते; उदा., काजवे, काजव्याची अळी, भुंगेरे, बडिश मीन (Antaneris), जेलीफिश, म्हाकूळ (Squid), लँटर्न इत्यादी मासे. तसेच काही कवके व जीवाणू यांच्यातही जीवदीप्ती आढळून येते.
काही सजीव स्वत:च जीवदीप्ती निर्माण करतात, तर काही सजीव यासाठी जीवाणूंची मदत घेतात. हे सजीव जीवदीप्तीमुळे निर्माण होणारा प्रकाश स्वसंरक्षणासाठी, आपल्या सहचराला अथवा स्वत:च्या भक्ष्याला आकर्षित करण्यासाठी तसेच सजातीय सहचराची ओळख पटवण्यासाठी उपयोगात आणतात.
जगभरातील जवळजवळ बाराशेहून अधिक कीटकांच्या पोटाच्या शेवटी असलेल्या काही खंडांमध्ये प्रकाश उत्सर्जक ग्रंथी असतात. फोटिनस पायरॅलिस (Photinus pyralis) नावाचा नर काजवा ०.३ सेकंदाची चमक (Flash) दर ५.५ सेकंदाला निर्माण करतो, तर त्या काजव्यांची मादी ही दीप्ती बघून दर २ सेकंदांना अशीच चमक निर्माण करून नराला आकर्षित करते. या चमकेची मीलनआवृत्ती या काजव्यांच्या नर-मादीचा संयोग घडवून आणते.
काही जीवदीप्तिमान खेकडे सुद्धा जोडीदार शोधण्यासाठी जीवदीप्तीचा वापर करतात. सागरी वलयी प्राण्यांमध्ये मादी पाण्याच्या पृष्ठभागावर येते आणि प्रकाशमान होते. हा प्रकाश पाहून खोल पाण्यातील नर पृष्ठभागावर येऊन मादीबरोबर प्रणय करतो. नंतर दोघेही पाण्यात प्रजननपेशी सोडतात.
खोल पाण्यातील अनेक मासे जीवदीप्तीचा वापर भक्ष्य पकडण्यासाठी करतात. त्यांच्या शरीरावर दिव्यासारखे मांसल इंद्रिय असते. या प्रकाशधारी इंद्रियाला हलवून बडिश मीन मासा लहान माशांना आमिष दाखवून आकर्षित करतो आणि त्यांची शिकार करतो.
कुकीकटर शार्क (Cookiecutter shark) जीवदीप्तीचा वापर करून पोटाचा भाग झाकून ठेवतात. त्याच्या पोटाकडच्या काही भागावर अंधार असल्यामुळे हा शार्क प्रत्यक्षात जेवढा असतो त्याहून लहान आकाराचा भासतो. बांगडा, ट्यूना यांसारखे मासे कुकीकटर शार्कला लहान मासा समजून त्याला खाण्यासाठी जवळ येतात आणि कुकीकटर शार्क माशाच्या जाळ्यात सापडतात.
काही जीवाणू, कवके सतत प्रकाश उत्सर्जित करतात; तर जेलीफिश, भंगुरतारा (Brittle star) इत्यादी उत्तेजित झाल्यावर प्रकाश उत्सर्जित करतात. रेलरोड बीटल (Rail roll beetle) या भुंगेऱ्याच्या अळीमध्ये डोक्यावर दोन लाल ठिपके असून ती अळी शरीराच्या बाजूंकडून हिरवा प्रकाश उत्सर्जित करते. त्यामुळे ती रस्त्यावरील संकेत दिव्याप्रमाणे (Signal lamp) भासते.
काही सजीव अधिक प्रमाणात प्रकाश उत्सर्जित करतात. फोटोबॅक्टेरियम फॉस्फोरियम (Photobacterium phosphoreum) जातीच्या जीवाणूंच्या वृद्धिमिश्रणातून उत्सर्जित झालेला प्रकाश काही मीटर दूर असलेल्या वस्तूला देखील झळाळून टाकतो.
अनेक सागरी प्राणी जसे आंतरदेहगुही, कृमी, मृदुकाय, कंटकचर्मी मासे आणि जीवाणूंमध्ये सहजीवन आढळून येते. हे जीवाणू जीवदीप्तीकारक असतात. उदा., म्हाकूळाच्या शरीरात ॲलिव्हिब्रिओ फिश्चेरी (Alivibrio fischeri) हे सहजीवी जीवाणू असतात. जेव्हा या जीवाणूंची संख्या विशिष्ट मर्यादेपलीकडे वाढते, तेव्हा त्या म्हाकूळांमध्ये जीवदीप्ती दिसून येते.
मासे आणि समुद्री सजीव यांमध्ये ठराविक ऊती किंवा मांसल इंद्रिय यांद्वारे चमक निर्माण करणारी विकरे असतात. जीवाणू किंवा कवकातील जीवदीप्ती यांबाबत संशोधन सुरू आहे. जीवदीप्तीसाठी प्राणवायूची आवश्यकता असते. पर्यायाने यासाठी श्वसनाची आणि एटीपीची (ATP) सुद्धा आवश्यकता असते.
जीवाणूंमधील जीवदीप्तीचा उपयोग पाण्यातील विषारी पदार्थांचा सुगावा लागण्यासाठी करता येतो, कारण जीवदीप्तीसाठी प्राणवायूची आवश्यकता असते. जर पाण्यातील रसायने जीवाणूंसाठी घातक असतील तर त्यांचे चमचमणे बंद होते. कीटकांची जीवदीप्ती अंधारात चमचमणारी कृत्रिम झाडे निर्माण करण्यासाठी सुद्धा करतात.
जीवदीप्तीचे रसायनशास्त्र : जीवदीप्तीमधील अनेक रासायनिक क्रिया, त्याकरिता लागणारी विकरे आणि त्या विकारांची जनुके यासंदर्भातील संशोधन हा जीवरसायनशास्त्रातील महत्त्वपूर्ण टप्पा आहे.
जीवदीप्तीमधील बराचसा प्रकाश ल्यूसिफेरीनच्या (Luciferin) विकरीय ऑक्सिडीकरणामुळे घडून येतो. ल्यूसिफेरीनचा ऑक्सिजनाशी संयोग घडून आल्यामुळे प्रकाशनिर्मिती होते. या क्रियेत ल्यूसिफेरेज विकर हे उत्प्रेरकाची भूमिका बजावते. (रासायनिक अभिक्रिया क्र. १).
वेगवेगळ्या सजीवांमध्ये आढळणारे ल्यूसिफेरीन वेगवेगळे असते. त्यामुळे त्यांच्यापासून बाहेर पडणारा प्रकाश वेगवेगळा म्हणजेच निळसर ते लाल तरंगलांबीचा असतो. हा प्रकाश ‘शीत’ प्रकारचा असतो. या अभिक्रियेत मुक्त झालेली ८०% ऊर्जा ही प्रकाशाच्या स्वरूपात बाहेर टाकली जाते, तर उर्वरित २०% ऊर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात बाहेर पडते.
जीवदीप्ती वेगवेगळ्या रंगांचा प्रकाश निर्माण करू शकते. या उत्सर्जित झालेल्या प्रकाशाची तरंगलांबी वेगवेगळी असते. समुद्रातील जीवदीप्ती निळसर हिरव्या रंगाची म्हणजे ४५० ते ५०० नॅमी. तरंगलांबीची असते, तर जमिनीवरील सजीव पिवळसर रंगाची म्हणजे ५६० ते ५९० नॅमी.च्या जवळपास तरंगलांबीचा प्रकाश उत्सर्जित करतात.
ॲक्वारिया व्हिक्टोरिया (Aequorea Victoria) या जेलीफिशमध्ये आणखी एका प्रकारच्या जीवदीप्तीचा शोध लागला (१९६२). ओसामू शिमोमुरा (Osamu Shimomura) यांनी संशोधन करताना हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाचा शोध लावला. ५०% जेलीफिशच्या जातीमध्ये निळसर प्रकाश तयार होतो. भक्षकापासून संरक्षण होण्यासाठी या प्रकाशाचा उपयोग होतो. जिवंत जेलीफिश हे ॲक्वेरीन विकर व कॅल्शियम यांच्या साहाय्याने निळ्या रंगाची प्रकाशकिरणे निर्माण करतात. नंतर हा प्रकाश उद्दीपनासाठी वापरून शरीरातील एका विशिष्ट प्रथिनातून हिरवा प्रकाश निर्माण करतात. या प्रथिनास ‘हरित प्रतिदीप्त प्रथिन’(Green Fluorescent Protein, GFP) म्हणतात. अशाप्रकारे निळा प्रकाश हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाच्या साहाय्याने हिरव्या रंगात परिवर्तित होतो. (रासायनिक अभिक्रिया क्र. २).
मॉर्टिन चेल्फी (Martin Chalfie) यांनी सीनोऱ्हॅब्डिटिस एलिगन्स (Caenorhabditis elegans) या सूत्रकृमीच्या गुणसूत्रात हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाचे जनुक समाविष्ट केले (१९८८). हे सूत्रकृमी अतिनील किरणांच्या प्रकाशात हिरवी प्रतिदीप्ती दाखवू लागले. त्यामुळे एरवी ज्या प्रथिनांचे कार्य समजत नव्हते त्यांच्या जैवरासायनिक कार्याच्या अभ्यासाकरिता हरित प्रतिदीप्त प्रथिन जनुकाचा वापर करण्यात आला.
रॉजर त्सीएन (Roger Tsien) यांनी हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाच्या संरचनेचा अभ्यास करून वेगवेगळ्या रंगांची प्रतिदीप्ती असणारी प्रथिने निर्माण केली. त्यांचा उपयोग एरवी अदृश्य असलेल्या जीवरासायनिक क्रिया तसेच निरनिराळ्या ऊतींचे कार्य यांच्या संशोधनासाठी झाला. हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाचे संशोधन आणि विकसन याकरिता रॉजर त्सीएन, ओसामू शिमोमुरा व मार्टिन चेल्फी यांना २००८ मधील रसायनशास्त्र विषयातील नोबेल पारितोषिक विभागून देण्यात आले.
हरित प्रतिदीप्त प्रथिन हे इतर प्रतिदीप्त प्रथिनासारखे कोणतेही रंगद्रव्य वापरत नाही. हरित प्रतिदीप्त प्रथिनामध्ये २३८ अमिनो अम्ले असतात. त्यामधील तीन अमिनो अम्ले सेरीन-टायरोसिन-ग्लायसिन किंवा थ्रिओनिन-टायरोसिन-ग्लायसिन (Serine-tyrosine-glycine or Threonine-tyrosine-glycine) शृंखलेच्या साहाय्याने प्रतिदीप्त प्रकाश निर्माण होतो. ही अमिनो अम्ल शृंखला हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाच्या आत लुप्त असते.
रंगरसायनांशिवाय प्रतिदीप्ती निर्माण करण्याच्या गुणधर्मामुळे या प्रथिनाचे जनुक जेलीफिशमधून काढून इतर सजीवांतील गुणसूत्रात घालता येते. हरित प्रतिदीप्त प्रथिन ३९५ नॅमी. तरंगलांबीचा अतिनील प्रकाश शोषून ५०९ नॅमी. तरंगलांबीचा हिरवा प्रकाश उत्सर्जित करते. अशा प्रकारची निरनिराळी प्रतिदीप्त प्रथिने विविध सागरी जीवांमध्ये आढळून आली आहेत.
हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाच्या जनुकात उत्परिवर्तन घडवून आणून अशा प्रथिनाच्या प्रकाश उत्सर्जनाची तरंगलांबी बदलण्यात अर्थात त्याचा रंग बदलण्यात वैज्ञानिकांना यश मिळाले आहे. हरित प्रतिदीप्त प्रथिनाचा विविध रंगाचे प्रतिदीप्त प्राणी आणि वनस्पती निर्माण करण्यासाठी करण्यात येतो.
पहा : चेल्फी, मार्टिन; जीवदीप्ती (पूर्वप्रकाशित), त्सीएन, रॉजर; रासायनिक दीप्ति (पूर्वप्रकाशित); शिमोमुरा, ओसामू; सहजीवन.
संदर्भ :
- Attenborough, Richard Life That Glows (https://www.youtube.com/results?search_query=life+that+glows+david+attenborough).
- Encyclopaedia Britannica Inc. Bioluminescence https://www.britannica.com/science/bioluminescence, 2018.
- https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence
- https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorescence
- https://en.wikipedia.org/wiki/Green_fluorescent_protein
- Lee, John Bioluminescence – The Nature of the Light, University of Georgia, 2015. (https://athenaeum.libs.uga.edu/handle/10724/20031)
समीक्षक : रंजन गर्गे
![Read more about the article रायबोन्यूक्लिइक अम्ल (आरएनए) [Ribonucleic acid (RNA)]](https://marathivishwakosh.org/wp-content/uploads/2020/11/Untitled1-300x211.jpg?x82126)
