Fluorescens fråga

[Lasse]

En fråga jag kom på just nu (jäklar va trög man kan vara) - finns det fluorescens hos de koraller som inte har zooxanteller?

MVH Lasse

[Claes_A]

@ Claes_A Till frågan om den röda våglängderna så skrev jag slarvigt. Vad jag tänkte på var den första artikeln av serien i Advanced Aquarist där författarens diagram för pigment 486 och 492 visar en inte föringbar reaktion på rött ljus. Nu lurades jag först av olika skalor men framförallt pigment 492 hade hög intensitet även vid röd bestrålning.

Jag tycker du uttrycker det ganska rätt - helt klart uppvisar vissa koraller fluorescens under rött ljus. Men jag måste gnälla lite på Dana Riddle som i sin refererande Advanced Aquarist-artikel skriver "In their spectral quality experiments, these researchers found red light alone could promote the expression of this particular cyan pigment, although 'green' and blue light were more efficient in making the coral animal produce this coloration". Jag skulle inte säga att rött ljus "promotes" fluorescens när det inte finns en kontroll som visar ett lägre uttryck av fluorescensen (t ex inget ljus alls). Tolkningen som författarna själva gör är att rött ljus inte har en inducerande effekt på fluorescensen hos de undersökta korallerna.

[Lasse]

Jag tycker du uttrycker det ganska rätt - helt klart uppvisar vissa koraller fluorescens under rött ljus. Men jag måste gnälla lite på Dana Riddle som i sin refererande Advanced Aquarist-artikel skriver "In their spectral quality experiments, these researchers found red light alone could promote the expression of this particular cyan pigment, although 'green' and blue light were more efficient in making the coral animal produce this coloration". Jag skulle inte säga att rött ljus "promotes" fluorescens när det inte finns en kontroll som visar ett lägre uttryck av fluorescensen (t ex inget ljus alls). Tolkningen som författarna själva gör är att rött ljus inte har en inducerande effekt på fluorescensen hos de undersökta korallerna.

Jag gjorde kardinalfelet - jag referade till orginalet när det var ett referat jag läst .

Men håll med om att det vore väldigt intressant ur ett evolutionärt perspektiv om det vore så att koraller som lever grunt (grundare än ca 4 meter) inducerar fluorescens vid lägre energikvanta (läs våglängd) än de koraller som lever djupar där dessa fotoner inte når.

MVH Lasse

[Benighted]

@Lasse, finns som jag förstått de koraller som lyser blått även i avsaknad av blått ljus (blacklight), har dock inte testat själv med blacklight, för mig är det dock uppenbart att det sker efter att kört med pure actinic rören som har högt innehåll av ljus med kort våglängd (UV-A/Violett/djupblått) en del koraller lyser med en helt annan våglängd än ljuset har (och för ögat har en intensitet än ett vitt objekt intill på grund av av ögats känslighetskurva)...

Om det är vanligt låter jag bli att svara på, men har man sett några blå Acros eller skivisar i rätt ljus så ser man just de effekter som jag talar om, det tråkiga är att vi är väldigt okänsliga för blått ljus så eventuella djupt blå nyanser dränks snabbt, men de cyanfärgade pigmenten går ner i spektrumet så långt att i.a.f. jag kallar dem blå (de lyser i nåt jag skulle kalla för himmelsblå färg, tycker artikeln Claes länkade har en bra bild på färgen de lyser med på topparna A. pulchra) dessa våglängder har pure actinic knappt nånting av i sitt ljus.

Det jag upplever som väldigt intressant med just blå fluorescens är att den nästan alltid endast är längst ute på topparna på acros, längre ner på kroppen brukar de skifta till mer grönaktig, det om att vara ett skydd för ny vävnad (och just i fallet acropora saknar ju den översta delen (inklusive topp-polypen helt zoox) skulle verkligen kunna passa.

Men allt är ju självklart bara hypoteser och spånande, när inte ens de som forskar på det vet så är det svårt att veta själv.. Men är lite inspirerad över att experimentera lite här hemma, med olika ljuskällor med mera, som att installera pure actinic igen över karet ska även försöka ta lite bilder på koraller under olika ljusspektra. Man borde köpa en rejäl arsenal av lysdioder med smala spektra för att ta (långa) exponeringar för att se hur pigmenten är fördelade för fotoner av olika våglängd. För tar man lågeffekt-lysdioder finns otroligt många våglängder att välja mellan.

@Claes: När det kommer till att grönt ljus inte används inom fotosyntesen gäller det ju inte riktigt zooxantheller då de har ett action-spectra som är överraskande brett (se t.ex. här, detta gjorde defdac mig medveten om i tråden "framtidens ljus"). Fortfarande är ju det blå ljuset "bäst", men vad vet man om de olika ljusabsorberande pigmenten i zoox:en, vissa har kanske speciella egenskaper som gör de eftertraktade, inte bara som energibindare utan andra effekter. What do I know

[Claes_A]

Det kan ju också vara så att fluorescensen har flera olika funktioner hos korallen. Kanske är den ibland fotoprotektiv som föreslogs tidigt och i andra fall handlar det om att t ex locka plankton eller zooxantheller? I något annat fall kan det kanske handla om att bredda spektraltillgängligheten för zooxanthellerna så att de får andra våglängder än bara blått att mata in i sina fotosystem?

[Benighted]

Jag tycker du uttrycker det ganska rätt - helt klart uppvisar vissa koraller fluorescens under rött ljus. Men jag måste gnälla lite på Dana Riddle som i sin refererande Advanced Aquarist-artikel skriver "In their spectral quality experiments, these researchers found red light alone could promote the expression of this particular cyan pigment, although 'green' and blue light were more efficient in making the coral animal produce this coloration". Jag skulle inte säga att rött ljus "promotes" fluorescens när det inte finns en kontroll som visar ett lägre uttryck av fluorescensen (t ex inget ljus alls). Tolkningen som författarna själva gör är att rött ljus inte har en inducerande effekt på fluorescensen hos de undersökta korallerna.

@ Claes_A Till frågan om den röda våglängderna så skrev jag slarvigt. Vad jag tänkte på var den första artikeln av serien i Advanced Aquarist där författarens diagram för pigment 486 och 492 visar en inte föringbar reaktion på rött ljus. Nu lurades jag först av olika skalor men framförallt pigment 492 hade hög intensitet även vid röd bestrålning.

Jag måste kolla in i detta, hur mätningarna är gjorda, för har man belyst med en röd ljuskälla och sedan mätt upp ljusstyrkan genom ett cyan-filter och man får en korrelation mellan pigment och att det verkligen fluorescerar vid än lägre våglängd (och därmed högre energi) så måste det ju betyda att pigmenten kan ta upp flera fotoner för att sedan skicka ut en med högre energi. Det är ju otroligt fascinerande i såfall, inget omöjligt dock. Men är det bara så att de belyst med en röd ljuskälla och sen mätt genom inget (eller ett rött) filter så beror det ju bara på vanlig reflektion.

Ibland önskar man att man jobbade som forskare och hade tillgång till ett labb med massa filter att mäta med, för de filter man kan normalt köpa (och tyvärr används i dessa artiklar är ju alldeles för ospecifika för att man ska kunna göra allt för mycket slutsatser.

Optimalt sätt vill man ju ha en specifik våglängd på ljuset, svepa över hela spektrat med filtret (eller vise-versa) framför kameran och finns det ljus där de två inte kan interagera utan fluorescens så kan man med säkerhet säga vilka våglängder som är aktiva för en viss korall, och även fördelningen av pigmenten över korallen.

Antar att mätningarna på olika pigments fluorescens är gjorda på rent "extrakt av"/sytetiserat pigment och inte på levande koraller.

Edit: Kanske jag som är ute och cyklar i mitt resonemang ovan, kanske var så att korallerna hade reagerat med pigmentet även om de endast växt under rött ljus.. Måste skriva ut artiklarna så jag kan läsa dem på riktigt och kladda på dem, för hjärnan min är för snabb på att tappa saker som jag försöker få ihop

[stigigemla]

Jag tror det är mer tvärtom. Fluorescensen ökar när vi uppnår en ljusstyrka som börjar närma sig mättningspunkten för korallens tillväxt. Det tyder mer på att korallen reglerar ned zooxantellernas aktivitet på detta sättet.

Varför spyr den inte ut överflödiga symbiosalger då? Svaret på frågan är att det är inte lika ljust hela dagen och det kan komma mulna dagar så det finns inga överflödiga alger. Med en marginal på symbiosalger kan korallen få maximal försörjning på kolhydrater även när ljuset inte är max.

[Claes_A]

Jag måste kolla in i detta, hur mätningarna är gjorda, för har man belyst med en röd ljuskälla och sedan mätt upp ljusstyrkan genom ett cyan-filter och man får en korrelation mellan pigment och att det verkligen fluorescerar vid än lägre våglängd (och därmed högre energi) så måste det ju betyda att pigmenten kan ta upp flera fotoner för att sedan skicka ut en med högre energi. Det är ju otroligt fascinerande i såfall, inget omöjligt dock. Men är det bara så att de belyst med en röd ljuskälla och sen mätt genom inget (eller ett rött) filter så beror det ju bara på vanlig reflektion.

Det är mycket enklare än så. Man har exponerat korallerna för t ex rött ljus (filtrerad metallhalogenbelysning) under en tid (oklart hur länge, kanske 6 veckor?) och sedan mätt fluorescensen vid bestämda emissionsvåglängder.

[Benighted]

Det är mycket enklare än så. Man har exponerat korallerna för t ex rött ljus (filtrerad metallhalogenbelysning) under en tid (oklart hur länge, kanske 6 veckor?) och sedan mätt fluorescensen vid bestämda emissionsvåglängder.

Precis som jag kom på direkt efter jag postat... Man skriver ibland snabbare än man tänker eller som Lasse uttrycker det mer elegant: "jäklar va trög man kan vara".

Hmm, spännande det där, och precis som du säger Claes tidigare, så vore det ju intressant med kontrollkorallen som varit utan ljus (hur man nu ska få den att överleva över testperioden, men antagligen kan man ha en korall i mörker och ta bilder med jämna mellanrum och se vad som händer med pigmenten jämfört med en under rött ljus.

Måste ta och läsa artikeln ordentligt och vara lite piggare innan jag försöker tänka här nåt mer på det här, annars blir det bara rent spekulerande och lull lull...

[Lasse]

När det kommer till att grönt ljus inte används inom fotosyntesen gäller det ju inte riktigt zooxantheller då de har ett action-spectra som är överraskande brett (se t.ex. här, detta gjorde defdac mig medveten om i tråden "framtidens ljus"). Fortfarande är ju det blå ljuset "bäst", men vad vet man om de olika ljusabsorberande pigmenten i zoox:en, vissa har kanske speciella egenskaper som gör de eftertraktade, inte bara som energibindare utan andra effekter. What do I know

Jag har sett de där uppgifterna också och de kommer från samma författare som skrivit de tre artiklarna i Advanced Aquarist Dana Riddle bland annat. Ja fick inte ihop det då och inte nu heller. Det är iofs så att ett klorofyll som kallas C2 är förekommande i dinoflagelater men det verkar som detta protein toppar sin adsorption vid ca 448, 582 och 629 nm. Se här . Nu är den artikeln gammal men den som har möjligheter kan kanske plocka fram artikeln - jag kommer bara åt abstrakten.

@ Jani om du kan så skaffa fram olika blåa LED och testa. Jag vet att det finns LED i blacklightområdet och uppåt. Med LED så får man ju en betydligt mer specifierad våglängd än vad man får med filter.

Men fortfarande så kvarstår den stora frågan - vart tar överskottsenergin vägen - den som uppstår vid fluorescensen. När man besvarat den frågan så har man vad jag tror också svaret på varför detta fenomen är så utbrett hos koraller. Det är nämligen så att många av de egenskaper man vill tillskriva fluorescensen (uv-skyd, hjälp till fotosyntesen och annat) kan lösas på bättre på annat sätt.

MVH Lasse

[mano]

@ Mano Nu blir det bara teoretisk biologi men ljusenergin är kvantifierad - både hos den fotonen som går in och den som går ut vid fluorescens.

Jag tyckte nog att det var mest fysik och det har jag inga problem med, det var bara det där med olika klorofyll-varianters absorptionsspektrum som jag glömde bort lite grann. Jag kände på mig att det fanns någon enkel förklaring till varför det verkar vara osannolikt att frekvensomvandling var en viktig anledning till varför koraller utvecklat fluorescens och den var ju så klart den enklast möjliga, att det blåa ljuset är mer effektivt för klorofyll än ljus med längre våglängder.

[mano]

Det är inte alltid man orkar börja läsa artiklar i Advanced Aquarist, speciellt inte läsa om en som man redan tröskat sig igenom. Spektrat för zooxantheller som diskuterats är det verkligen spektrat för zooxanthellerna eller är det för hela korallen?

Är lite trött just nu så ni får ursäkta mig om svaret är allt för uppenbart.

[Benighted]

Har lite samma problem med att jag bara kommer åt abstracts, skulle vilja läsa källtexterna till

Kinzie, R.A., P.L. Jokiel and R. York, 1984. Effects of light of altered spectral composition on coral zooxanthellae associations and on zooxanthellae in vitro. Mar. Biol., 78:239-248.

Muscatine, L., 1980. Productivity of zooxanthellae. In: Falkowski, P.G. (ed). Primary Productivity in the Sea. Plenum Press, New York. Pp. 381-402.

Då den första uppenbart handlar om zoozantheller som inte är i koraller, och den andra är den som grafen för action spectrat kommer ifrån, får se om jag kommer åt dem via universitet.

Men som jag tolkar det är är spektrat för isolerade zoox...

[LN21]

Fantastiska inlägg:)

Jag känner att jag har fler frågor men eftersom ja inte förstår hälften av vad ni säger så kanske jag uttrycker mig felaktigt men,,,,,,,,,,

Varför testas inte blacklight mera i saltkar??

Allstå våglängder ner åt 400nm

Deltec Actinic Pure är ju ändå åt det violetta håller men innehåller en himla massa andra våglängder. Mina Damseller behåller b.l.a sin gula buk i Actinicljuset när dom blir kolsvarta i LEDen, precis som Benighted beskriver.

[Claes_A]

Jag tror det är mer tvärtom. Fluorescensen ökar när vi uppnår en ljusstyrka som börjar närma sig mättningspunkten för korallens tillväxt. Det tyder mer på att korallen reglerar ned zooxantellernas aktivitet på detta sättet.

Varför spyr den inte ut överflödiga symbiosalger då? Svaret på frågan är att det är inte lika ljust hela dagen och det kan komma mulna dagar så det finns inga överflödiga alger. Med en marginal på symbiosalger kan korallen få maximal försörjning på kolhydrater även när ljuset inte är max.

Jag köper resonemanget. Jag hittade dessutom en australiensisk artikel som resonerade i samma banor; de proteiner som absorberar ljus och ofta fluorescerar skyddar zooxanthellernas fotosyntetiska apparat (klorofyllet) från att överladdas med ljusenergi därmed skapa oxidativ stress:

"We hypothesize that reef-building corals use some of their host pigments

[e.g. chromoproteins like the pocilloporins described by Dove et al. (2001)] not only to mitigate the undesirable side effects to their own cells, but also to protect their critically important resident Symbiodinium populations."

[Lasse]

Med en dåres envetenhet - vart tar överskottsenergin från fluorescensen vägen. Inget biologiskt system som jag känner har råd att förlora energi så där bara?

Men till frågan om skyddet - artiklarna som startade hela disk pratade om en kraftig flourescens i områden där det inte finns zooxanteller - så fler funktioner måste finnas även om man godtar skyddsaspekten.

Vi pratar nu om fluorescensen vi ser i akvarium där vi trummar på med blåljus men många som följer den här disk är dykare och har dykt på korallrev där våra koraller finns normalt. Har ni upplevt någon fluorescens på djup där det i stort sett bara är blåljus? Svaret på denna fråga är av stor betydelse. Dykare - skriv era erfarenheter.

MVH Lasse

[Laggeman]

Rent spontant - nej. Inte den typen av "självlysande" som jag kan få fram i karet.

Det närmaste jag kunde hitta bland mina dykbilder var detta:

Bilden är tagen i Thailand, Similan Islands 2004.

Oftast så tar man ju bilder med blixt på korallerna för att slippa den enfärgade blå tonen på bilderna (precis som i akvariet).

[Claes_A]

Med en dåres envetenhet - vart tar överskottsenergin från fluorescensen vägen. Inget biologiskt system som jag känner har råd att förlora energi så där bara?

Ja du tjatar på .

Jag har försökt utröna var man antar att överskottsenergin från fluorescerande proteinerna tar vägen men inte hittat något om det. Helt klart är i alla fall att de i provröret inte behöver bli så mycket mer än värme - de fluorescerande proteinerna fungerar utmärkt där precis som vilket fluorescerande ämne som helst. Men jag måste erkänna att jag inte har någon uppfattning om vilka energimängder som skulle "bli över" vid en excitation och emission hos ett fluorescerande protein. Är det ens något att tala om?

Vad gäller biologiska systems energieffektivitet så ställer jag mig skeptisk. Ju mer jag lär mig om biologiska mekanismer på molekylär nivå desto mer övertygad blir jag att energioptimering inte är det som evolutionen sysslar med. Kort sagt, det är ett jäkla slöseri med energi på cellnivå från den mänskliga ingenjörens perspektiv. Och förklaringen är troligen att det naturliga urvalet alltid agerar på de komponenter (gener, mekanismer) som finns tillgängliga för selektion - det ger inte de globalt sett smartaste och bästa lösningarna men det ger de möjliga lösningarna.

[Lasse]

@ Laggeman - vilket djup är bilden tagen på ?

Fler dykares iaktagelser - Capote exempelvis?

Vad jag är ute och jagar efter är att om man gör det antagandet att även de blå våglängderna minskar i intensitet ju djupare det är. Så om fluorescensen är ett sätt att skydda zooxantellerna så borde det just vara så att man i naturen inte ser så mycket fluorescens eftersom intensiteten av det blå ljuset inte är tillräcklig på de djup där det är förhärskande. I grundare områden kanske däremot intensiteten mycket kraftigare av de blå våglängderna men man ser inte fluorescensen för de reflekterande pigmenten (reflekterande av andra våglängder som inte finns på djupare vatten) döljer fluorescensen. Jag har själv sett skillnaden på enröd discosoma - under bara en blå LED så fluorescerar den i ilsket rött men tänder man en vit LED samtidigt så ser man inte det ilsket röda för reflekterande pigment gör att den ser mer mörkt tegelröd ut. Skulle det vara så här så kan det stöda teorin om skydd för zooxanteller - skulle det däremot finnas fluorecens (ordentlig) även på djup med lägre intensitet eller man ser fluorescens på icke fotosyntetiska koraller så pratar det emor skyddsteorin tycker jag. Någon som sett fluorescens på icke fotosyntetiska koraller - solkorall exempelvis?

@ Claes_A. Du menar att du börjar tvivla på den heliga graal

Varför jag tjatar så är det att jag tror att förklaringen ligger i den frågeställningen.

MVH Lasse

[Laggeman]

Har tyvärr ingen aning, bara att den är tagen där och då.

Hade varit kul med en geotagg även under vatten iofs, så man vet på viket djup en bild är tagen.

[Lasse]

Slänger ut en liten undran. Det här med att fluorescensen ökar med intensiteten av instrålningen - kan det inte bara bero på att antalet fotoner som per tidsenhet tas emot och sedan sänds ut som nya fotoner upplevs av oss som en mer intensiv fluorscens och bara är en ren fysisk reaktion - mer instrålning - mer utstrålning. Och därmed inta alls har med någon "medveten" reglering att göra? Jämför hur en del dimningsteknik till LED är konstruerad - enligt en del uppgifter jag fått så låter man spänningen gå i pulser och genom att variera pulsbredd och pulstid så kan man göra så att vi uppfattar ljuskällan som mer eller mindre svag.

MVH Lasse

[Claes_A]

Slänger ut en liten undran. Det här med att fluorescensen ökar med intensiteten av instrålningen - kan det inte bara bero på att antalet fotoner som per tidsenhet tas emot och sedan sänds ut som nya fotoner upplevs av oss som en mer intensiv fluorscens och bara är en ren fysisk reaktion - mer instrålning - mer utstrålning. Och därmed inta alls har med någon "medveten" reglering att göra?

Man får nog skilja på faktisk fluorescens och fluorescent potential.

Den faktiska fluorescensen är ju den som vi kan se under ett visst exciterande ljus. Mer exciterande ljus - mer fluorescens tills alla fluorescerande molekyler är mättade.

Den fluorescenta potentialen är vad som forskarna är intresserade av - dvs hur många (eller vilken koncentration) fluorescerande proteiner som finns i korallvävnaden. I artikeln som jag gick igenom är det ju det som man mäter om och om igen på olika sätt. Och uttrycket av dessa fluorescerande proteiner är positivt reglerat av blått ljus.

[Lasse]

Menar de att korallerna snabbt reglerar antalet fluorecerande proteiner i vävnaderna efter intensiteten av instrålningen?

MVH Lasse

[Claes_A]

Menar de att korallerna snabbt reglerar antalet fluorecerande proteiner i vävnaderna efter intensiteten av instrålningen?

Japp. Fast snabbt vet jag inte - tidsramen verkar vara dagar eller veckor.

[Lasse]

Rent logiskt kan man kanske i så fall ta bort teorin om skydd, eftersom de då inte kan använda mekanismen för att reglera momentan på grund av varierande miljöbetingelser. Det största problemet en fotosyntetiserande organism har är att snabbt göra sig av med den producerade syrgasen och framförallt syreradikaler. Produktionen av syrgas är direkt prop mot instrålningen och intensiteten av fotosyntesen och reglerande faktorer eller mekanismer måste i ske momentant. Korallerna flyttar ju inte heller omkring mellan högre och lägre instrålning så en långsam skyddsmekanism eller anpassning för skydd är ju heller inte nödvändig. Däremot så vet ju inte korallen när den settlar (fäster sig mot ett fast underlag efter sexuell förökning) var den kommer att hamna. ett scenario där är väl i så fall att det finns en genetisk kod som säger att förmågan att producera detta (dessa) protein finns om behovet föreligger men inte annars (jag vill fortfarande inte lämna tanken om att en organism inte har råd att producera något hipp som happ bara för säkerhets skull däremot kan det finnas en kodning som innebär att något "triggar" produktionen vid behov).

Om det är på detta sätt så kan förmågan att producera dessa protein vid behov vara ettdera ett långsiktigt skydd eller en mekanism som kan användas för att optimera någon annan nytta (läs - ta vara på energin). Däremot tror jag inte i så fall på det scenario som Stig skissar på, förmågan att öka produktionen av dessa proteiner, används för att reglera instrålningen momentant på daglig eller timmlig basis.

MVH Lasse