மின்மினிப் பூச்சிகள் இரவில் ஒளிர்வது எப்படி? குளிர்ந்த ஒளியின் ரகசியம்

கோடைகால இரவுகளில் அமைதியான கிராமத்துச் சாலைகளிலும், அடர்ந்த காடுகளின் மரங்களுக்கிடையேயும் மினுமினுக்கும் குட்டி எல்.இ.டி (LED) விளக்குகள் போலப் பறந்து திரியும் மின்மினிப் பூச்சிகளை (Fireflies) நாம் அனைவரும் வியப்புடன் பார்த்திருப்போம் ^[1]. எந்தவொரு மின்கலமோ (Battery), மின் கம்பிகளோ அல்லது வெப்ப இழப்போ இல்லாத இந்தச் சிறிய பூச்சியின் அடிவயிற்றுக்குள் இருந்து கண்கவர் மஞ்சள்-பச்சை ஒளி எவ்வாறு உருவாகிறது? ^[2] நவீன இயற்பியலாளர்களும் பொறியாளர்களும் கூட எட்ட முடியாத 100% ஆற்றல் திறன் கொண்ட குளிர்ந்த ஒளி (Cold Light) இதற்குள் எப்படிச் செயல்படுகிறது? இந்த இயற்கை அதிசயத்தின் பின்னால் இருக்கும் முழுமையான உயிர் வேதியியல் அறிவியலை விரிவாகப் பார்ப்போம்.

1. இரவு வானின் நடன விளக்குகள்: மின்மினிப் பூச்சிகளின் அறிமுகம்

பெயரில் ‘பூச்சி’ என்று அழைக்கப்பட்டாலும், மின்மினிப் பூச்சிகள் உண்மையில் ஈக்களோ அல்லது கொசுக்களோ அல்ல; அவை வண்டினத்தைச் சேர்ந்தவை (Beetles). பூச்சியியல் வகைப்பாட்டின்படி, இவை லேம்பிரிடே (Lampyridae) என்ற குடும்பத்தைச் சேர்ந்த வண்டுகள் ஆகும். உலகளவில் சுமார் 2,000-க்கும் மேற்பட்ட மின்மினிப் பூச்சி இனங்கள் கண்டறியப்பட்டுள்ளன. ஈரப்பதமான புல்வெளிகள், சதுப்புநிலங்கள், குளக்கரைகள் மற்றும் வெப்பமண்டல மழைக்காடுகள் ஆகியவற்றிலேயே இவை பெருமளவில் வாழ்கின்றன.

மின்மினிப் பூச்சிகள் தங்கள் வாழ்நாளின் பெரும்பகுதியை ஒரு புழுவாகவே (Larva) கழிக்கின்றன. நிலத்தடியில் ஈரப்பதமான மண்ணுக்குள் வாழும் இந்த மின்மினிப் புழுக்கள், தோட்டங்களுக்குத் தீங்கு விளைவிக்கும் நத்தைகள், புழுக்கள் மற்றும் சிறிய பூச்சிகளை வேட்டையாடி உண்ணும் இயற்கை விவசாயத்தின் நண்பர்களாக விளங்குகின்றன. பின்னர் கூட்டுப்புழுவாக மாறி, முழுமையான மின்மினிப் பூச்சியாக உருமாறி வெளியே வருகின்றன. வயதுவந்த மின்மினிப் பூச்சிகள் சில வாரங்கள் மட்டுமே உயிர்வாழும்; அந்த குறுகிய காலத்தில் இனப்பெருக்கம் செய்வதே அவற்றின் முதன்மை இலக்காகும்.

2. அடிவயிற்றில் நிகழும் உயிர் வேதியியல் அற்புதம்: உயிரொளிர்தல்

உயிரினங்கள் தங்களின் உடலுக்குள்ளேயே இரசாயன வினைகள் மூலம் ஒளியை உற்பத்தி செய்யும் இந்த விசித்திர நிகழ்வுக்கு அறிவியலில் உயிரொளிர்தல் (Bioluminescence) என்று பெயர். ஆழ்கடலில் வாழும் சில அரிய மீன்கள், ஜெல்லிமீன்கள் மற்றும் சில காளான் வகைகளிலும் இத்தகைய ஒளி உமிழ்வு காணப்பட்டாலும், நிலப்பரப்பில் மிக அழகாகவும் பிரகாசமாகவும் ஒளிரக்கூடியவை மின்மினிப் பூச்சிகளே ஆகும்.

மின்மினிப் பூச்சியின் உடலின் கீழ்ப்பகுதியில், குறிப்பாக அடிவயிற்றின் கடைசிப் பிரிவுகளில் பிரத்யேகமான ‘ஒளி உறுப்புகள்’ (Lantern / Light Organs) அமைந்துள்ளன. இந்த ஒளி உறுப்புகளுக்குள் போட்டோசைட்டுகள் (Photocytes) எனப்படும் ஒளி உமிழும் செல்கள் கொத்துக்கொத்தாக அடுக்கப்பட்டிருக்கும். இந்த செல்களுக்குப் பின்னால் யூரிக் அமிலப் படிகங்களால் ஆன ஒரு மெல்லிய அடுக்கு உள்ளது; இது ஒரு முகம் பார்க்கும் கண்ணாடியைப் போலச் செயல்பட்டு, செல்களுக்குள் உருவாகும் ஒளியை வெளிப்புறத்தை நோக்கிப் பிரதிபலிக்கிறது.

அம்சம்	வழக்கமான மின்விளக்கு (Incandescent)	நவீன எல்.இ.டி விளக்கு (LED)	சிறந்த தேர்வுமின்மினிப் பூச்சியின் ஒளி (Cold Light)
ஆற்றல் மூலம்	மின்சாரம்	குறைக்கடத்தி மின்சாரம்	உயிர் வேதி ஆற்றல் (ATP)
ஒளி மாற்றத் திறன்	வெறும் 10% மட்டுமே ஒளி	சுமார் 40% – 50% ஒளி	95% முதல் 100% முழுமையான ஒளி
வெப்ப இழப்பு	90% வெப்பமாக வீணாகிறது	50% வெப்பம் உருவாகிறது	0% வெப்பம் (துளி அளவும் வெப்பமில்லை)
உயிரினப் பாதுகாப்பு	தொட்டால் கை சுடும்	மிதமான சூடு இருக்கும்	பூச்சியின் மென்மையான உடல் கருகாமல் பாதுகாக்கப்படுகிறது

3. நான்கு உயிர் மூலக்கூறுகளின் கூட்டணி: வேதிவினை எப்படி நடக்கிறது?

மின்மினிப் பூச்சியின் அடிவயிற்றுக்குள் ஒளி உருவாக நான்கு மிக முக்கியமான மூலப்பொருட்கள் ஒன்றிணைய வேண்டும் ^[1]:

• லூசிஃபெரின் (Luciferin): ஒளியை வெளிப்படுத்தும் திறன் கொண்ட இயற்கையான சிறிய கரிம மூலக்கூறு. லத்தீன் மொழியில் ‘லூசிஃபெர்’ என்றால் ‘ஒளியைக் கொண்டுவருபவர்’ என்று பொருள்.
• லூசிஃபெரேஸ் (Luciferase): லூசிஃபெரின் மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிவதை மைக்ரோ விநாடிகளில் துரிதப்படுத்தும் புரத நொதி (Enzyme).
• அடினோசின் ட்ரைபாஸ்பேட் (ATP): உயிரினங்களின் செல்களில் ஆற்றலைச் சேமித்து வழங்கும் உயிர் ஆற்றல் நாணயம். இதுவே வேதிவினைக்கான எரிபொருளாகச் செயல்படுகிறது.
• ஆக்ஸிஜன் (Oxygen): பூச்சியின் சிறிய மூச்சுக்குழாய்கள் (Tracheae) வழியாக உள்ளே செலுத்தப்படும் பிராணவாயு.

மின்மினிப் பூச்சி தனது மூச்சுக்குழாய் வழியாக ஆக்ஸிஜனை அடிவயிற்று செல்களுக்குள் அனுப்பும்போது, மெக்னீசியம் அயனிகளின் முன்னிலையில் ATP ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி லூசிஃபெரேஸ் நொதி லூசிஃபெரினுடன் இணைகிறது. தொடர்ந்து ஆக்ஸிஜனேற்றம் நிகழும் போது, லூசிஃபெரின் மூலக்கூறு ஒரு கிளர்வுற்ற நிலைக்குச் (Excited State) சென்று, உடனடியாகத் தனது நிலைக்குத் திரும்புகிறது. இந்த கணத்தில் வெளியிடப்படும் கூடுதல் ஆற்றல் முழுவதும் கண்ணுக்குத் தெரியும் ஒளியாக (Photons) உமிழப்படுகிறது. இந்த வினை முடிந்ததும் லூசிஃபெரின் மீண்டும் பழைய நிலைக்குத் திரும்பி அடுத்த சுற்று ஒளி உமிழ்வுக்குத் தயாராகிறது.

4. 100% தூய குளிர்ந்த ஒளி (Cold Light) என்றால் என்ன?

மனிதன் உருவாக்கிய மிகச் சிறந்த கண்டுபிடிப்புகளான மின்விளக்குகளில் கூட ஆற்றல் வீணாவதைத் தடுக்க முடிவதில்லை. தாமஸ் ஆல்வா எடிசன் கண்டுபிடித்த வழக்கமான குண்டு பல்புகளில் 90% மின்சாரம் வெப்பமாக வீணாகி, வெறும் 10% மட்டுமே வெளிச்சமாக மாறுகிறது. அதிநவீன எல்.இ.டி பல்புகளிலும் கூட கணிசமான அளவு வெப்பம் வெளியேறுகிறது.

ஆனால் மின்மினிப் பூச்சியின் உடலில் நடக்கும் வேதிவினையில், உள்ளீட்டு ஆற்றலில் 95% முதல் 100% வரை முழுமையாக ஒளியாக மட்டுமே மாறுகிறது. துளி அளவும் வெப்பம் உண்டாவதில்லை. ஒருவேளை மின்மினிப் பூச்சியின் ஒளி சாதாரண விளக்குகளைப் போல வெப்பத்தை உருவாக்கினால், அந்தச் சூட்டிலேயே அந்தச் சிறிய பூச்சியின் மென்மையான உள்ளுறுப்புகள் கருகி உயிரிழந்துவிடும். இந்த இணையற்ற இயற்கை உத்தியை இயற்பியலாளர்கள் குளிர்ந்த ஒளி (Cold Light) என்று வியப்புடன் அழைக்கின்றனர்.

5. ஒளிரும் சுவிட்ச்: மின்மினிப் பூச்சிகள் ஒளியை அணைத்து எரிய வைப்பது எப்படி?

மின்மினிப் பூச்சிகள் தொடர்ந்து எரிந்து கொண்டிருப்பதில்லை; அவை ஒரு குறிப்பிட்ட கால இடைவெளியில் ஒளியை விட்டுவிட்டு அணைத்து எரிய வைக்கின்றன (Blinking). இந்த அதிவேகச் சுவிட்ச் எவ்வாறு இயங்குகிறது என்ற மர்மத்தை 2000-களின் தொடக்கத்தில்தான் விஞ்ஞானிகள் துல்லியமாகக் கண்டறிந்தனர்.

இதன் ரகசியம் நைட்ரிக் ஆக்சைடு (Nitric Oxide – NO) என்ற வாயுவில் அடங்கியுள்ளது. பூச்சியின் நரம்பு மண்டலம் ஒளிரத் திட்டமிடும் போது, நரம்பு முனைகளில் இருந்து நைட்ரிக் ஆக்சைடு வாயு வெளியிடப்படுகிறது. இந்த வாயு, செல்களில் ஆக்ஸிஜனை உறிஞ்சிப் பயன்படுத்தும் மைட்டோகாண்ட்ரியாக்களின் செயல்பாட்டைத் தற்காலிகமாகத் தடுத்து நிறுத்துகிறது. இதனால் மைட்டோகாண்ட்ரியாவால் பயன்படுத்தப்படாத தூய ஆக்ஸிஜன் நேரடியாக லூசிஃபெரின் நொதிக்குக் கிடைக்கிறது; உடனடியாக ஒளி பளீரெனப் பிரகாசிக்கிறது.

பூச்சி ஒளியை அணைக்க விரும்பும் போது, நைட்ரிக் ஆக்சைடு வாயு உற்பத்தி நிறுத்தப்பட்டு ஆக்ஸிஜன் மீண்டும் மைட்டோகாண்ட்ரியாவை நோக்கித் திருப்பப்படுகிறது; உடனே ஒளி அணைந்துவிடுகிறது. இந்த முழுச் செயல்முறையும் ஒரு வினாடியின் நூறில் ஒரு பகுதி நேரத்தில் மின்னல் வேகத்தில் மூளையின் சமிக்கைகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. இயற்கையின் நுட்பங்களை வியக்கத்தக்க உயிரினங்கள் எவ்வாறு தங்களுக்குள் கொண்டுள்ளனவோ, மின்மினிகளும் அத்தகைய விந்தையைக் கொண்டுள்ளன.

6. ஒளியின் மொழி: மின்மினிப் பூச்சிகள் எதற்காக ஒளிர்கின்றன?

மின்மினிப் பூச்சிகள் தங்களுக்குப் பாதை தெரிய வேண்டும் என்பதற்காக இரவில் விளக்கு ஏற்றுவதில்லை. அடர்ந்த இருட்டில் அவை பயன்படுத்தும் தனித்துவமான ‘காதல் மொழி’ மற்றும் ‘பாதுகாப்பு அரணே’ இந்த ஒளியாகும் ^[2]:

• இணையைத் தேர்ந்தெடுக்கும் மோர்ஸ் சங்கேத மொழி: ஒவ்வொரு மின்மினிப் பூச்சி இனத்திற்கும் தனியான ஒளி வீசும் தாளமும் (Flash Pattern), கால இடைவெளியும் உண்டு. ஆண் பூச்சிகள் காற்றில் பறந்தபடி ஒரு குறிப்பிட்ட தாளத்தில் ஒளியை விட்டுவிட்டு ஒளிரச் செய்யும். தரையிலோ அல்லது செடியிலோ அமர்ந்திருக்கும் அதே இனத்தைச் சேர்ந்த பெண் பூச்சி, சரியான கால இடைவெளியில் அதே தாளத்தில் பதிலுக்கு ஒளியைப் பாய்ச்சி சமிக்கை செய்யும். இந்த ஒளி நடனத்தின் முடிவில் இரண்டும் இணைகின்றன.
• எதிரிகளை அச்சுறுத்தும் எச்சரிக்கை (Aposematism): மின்மினிப் பூச்சிகளின் உடலில் லூசிபுஃபாஜின் (Lucibufagins) எனப்படும் தீவிரக் கசப்புத்தன்மை கொண்ட நச்சு வேதிப்பொருள் உள்ளது. இவற்றை வேட்டையாட வரும் பல்லிகள், தவளைகள் மற்றும் பறவைகளுக்கு, ‘என்னைத் தின்றால் விஷம்; கசக்கும்’ என்பதை இரவிலேயே உணர்த்தும் வண்ண எச்சரிக்கைப் பலகையாக இந்த ஒளி செயல்படுகிறது.

7. ஒத்திசைந்த ஒளிர்தல் (Synchronous Flashing): காடுகளின் மாயாஜாலம்

தென்கிழக்கு ஆசியாவின் சதுப்புநிலக் காடுகளிலும், அமெரிக்காவின் ஸ்மோக்கி மலைக் காடுகளிலும், இந்தியாவின் ஆனைமலை மற்றும் மேற்குத் தொடர்ச்சி மலைக் காடுகளிலும் நிகழும் ஒரு அரிய இயற்கை அற்புதம் ‘ஒத்திசைந்த ஒளிர்தல்’ ஆகும்.

ஒரு குறிப்பிட்ட மரத்தில் உள்ள பல பத்தாயிரக்கணக்கான மின்மினிப் பூச்சிகள், தங்களுக்குள் ஒரு கண்ணுக்குத் தெரியாத இசைக்கலைஞனின் கட்டளைக்குக் கீழ்ப்படிவது போல, ஒரே விநாடியில் அனைத்துப் பூச்சிகளும் ஒன்றாக ஒளிரும்; அடுத்த விநாடி அனைத்துப் பூச்சிகளும் ஒன்றாக அணையும்! அடர்ந்த இருள் காட்டில் ஒரு பிரம்மாண்ட மரம் முழுவதும் ஒரே நேரத்தில் பளீச்சென மின்னும் இந்த அதிசய நிகழ்வு உலகெங்கிலும் உள்ள இயற்கை ஆர்வலர்களை மெய்சிலிர்க்க வைக்கிறது.

8. இருண்ட பக்கம்: ஏமாற்று ஒளியும் இரையை வேட்டையாடும் தந்திரமும்

மின்மினிப் பூச்சிகளின் ஒளிரும் உலகம் எப்போதும் அமைதியானது அல்ல; அதில் தந்திரமான வேட்டைகளும் உண்டு. போட்டூரிஸ் (Photuris) எனப்படும் பெண் மின்மினிப் பூச்சிகள், ‘ஃபெம்மெ ஃபடேல்’ (Femme Fatale – ஆபத்தான பெண்) என்று விஞ்ஞானிகளால் அழைக்கப்படுகின்றன ^[3].

இப்படி வேட்டையாடுவதன் மூலம் பிற பூச்சிகளின் உடலில் உள்ள லூசிபுஃபாஜின் நச்சுப் பொருளைத் தனது உடலுக்குள் கடத்தி, தன்னை வேட்டையாடும் எதிரிகளிடம் இருந்து கூடுதல் பாதுகாப்பைப் பெற்றுக்கொள்கிறது.

9. மனித மருத்துவத்திலும் நவீன அறிவியலிலும் மின்மினியின் பங்களிப்பு

மின்மினிப் பூச்சிகளின் லூசிஃபெரேஸ் என்சைம் மனித குல மருத்துவ அறிவியலில் மகத்தான பல புரட்சிகளை ஏற்படுத்தியுள்ளது ^[1]:

• புற்றுநோய் ஆராய்ச்சி: புற்றுநோய் செல்களைக் கண்டறியவும், புதிய மருந்துகளுக்கு புற்றுநோய் கட்டிகள் எவ்வாறு எதிர்வினையாற்றுகின்றன என்பதை உடலின் உட்பகுதியில் நுண்ணோக்கி மூலம் நேரடியாகப் படம் பிடிக்கவும் லூசிஃபெரேஸ் மரபணு மார்க்கராகப் பயன்படுகிறது.
• விண்வெளி உயிரியல் (Astrobiology): நாசா (NASA) தனது விண்கலங்களிலும் சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்திலும் நுண்ணுயிரிகள் உள்ளதா என்பதைக் கண்டறிய ATP கண்டறியும் லூசிஃபெரின் கருவிகளைப் பயன்படுத்துகிறது.
• உணவு மற்றும் மருந்துப் பாதுகாப்பு: உணவு பதப்படுத்தும் தொழிற்சாலைகளில் பாக்டீரியா தொற்று உள்ளதா என்பதை சில நொடிகளில் பரிசோதிக்க மின்மினி நொதிகள் பயன்படுகின்றன.

10. மறைந்து வரும் மின்மினிகள்: ஒளி மாசுபாடும் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பும்

சமீபத்திய தசாப்தங்களில் நமது கிராமங்களிலும் தோட்டங்களிலும் மின்மினிப் பூச்சிகளின் எண்ணிக்கை பெருமளவில் குறைந்து வருவதை நம்மில் பலர் கவனித்திருக்கலாம். இதற்கு மூன்று முக்கிய காரணங்கள் உள்ளன:

• ஒளி மாசுபாடு (Light Pollution): நகரங்களிலும் கிராமங்களிலும் இரவு நேரங்களில் எரியும் தீவிரத் தெருவிளக்குகள் மற்றும் விளம்பரப் பலகைகளின் வெளிச்சம், மின்மினிப் பூச்சிகளின் மெல்லிய காதல் சமிக்கைகளை மங்கச் செய்து, அவை தங்கள் இணைகளைக் கண்டறிய முடியாமல் இனப்பெருக்கம் தடைபடுகிறது.
• பூச்சிக்கொல்லி மருந்துகள்: விவசாயத்தில் பயன்படுத்தப்படும் கடுமையான இரசாயன உரங்களும் பூச்சிக்கொல்லிகளும் நிலத்தடியில் வாழும் மின்மினிப் புழுக்களைக் கொன்று குவிக்கின்றன.
• வாழிட அழிவு: ஈரநிலங்கள் மற்றும் காடுகள் அழிக்கப்பட்டு கான்கிரீட் கட்டிடங்களாக மாறுவது அவற்றின் புகலிடத்தைப் பறிக்கிறது.

இரவு நேரங்களில் செயற்கை விளக்குகளைத் தேவையின்றி எரிய விடாமல் தவிர்ப்பதும், இயற்கை விவசாய முறைகளைப் பின்பற்றுவதும், நமது தோட்டங்களில் இயற்கை ஈரப்பதத்தைப் பாதுகாப்பதும் மட்டுமே இந்த அற்புத மின்மினிப் பூச்சிகள் எதிர்காலத் தலைமுறையினரின் இரவுகளிலும் ஒளிவீச வழிவகுக்கும்.

சொல் விளக்கம்

இந்தக் கட்டுரையில் வரும் அறிவியல் சொற்கள்

4

Bioluminescenceஉயிரொளிர்தல்

உயிரினங்கள் வேதிவினைகள் மூலம் தங்கள் உடலில் ஒளியை உருவாக்கும் இயற்கை திறன்.

Luciferinலூசிஃபெரின்

உயிரொளிர்தலுக்குத் தேவையான ஒளி உமிழும் இயற்கைக் கரிம மூலக்கூறு.

Luciferaseலூசிஃபெரேஸ்

லூசிஃபெரின் மூலக்கூறு ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிய உதவும் புரத நொதி.

Cold Lightகுளிர்ந்த ஒளி

ஆற்றல் வெப்பமாக வீணாகாமல் முற்றிலும் ஒளியாக மட்டுமே வெளிப்படும் நிலை.

மேற்கோள்கள்

1. ↩ Branchini et al. Bioluminescence in Fireflies (Annual Review of Biochemistry)
2. ↩ National Geographic – Fireflies Facts and Habitat
3. ↩ Lewis, S. Silent Sparks: The Wondrous World of Fireflies (Princeton University Press 2016)