När man blir hotad, den marina pergamentrörmasken utsöndrar ett klibbigt slem som avger ett unikt långvarigt blått ljus. Ny forskning om hur masken skapar och upprätthåller detta ljus tyder på att processen är självdriven.

"Ljuset, eller bioluminescens, som produceras av denna mask visas inte som blixtar, som i de flesta lysande organismer, men som en långvarig glöd, sade Evelien De Meulenaere, Ph.D., en forskare i Dimitri Deheyns labb vid Scripps Institution of Oceanography. "Att förstå mekanismerna för denna bioluminescensprocess kan informera designen av en ljussticka som fungerar i flera dagar eller, med ytterligare optimering, miljövänlig trädgård och gatubelysning."

De Meulenaere var planerad att presentera denna forskning vid American Society for Biochemistry and Molecular Biologys årsmöte i San Diego denna månad. Även om mötet, kommer att hållas i samband med 2020 års konferens om experimentell biologi, avbröts som svar på covid-19-utbrottet, forskargruppens sammandrag publicerades i månadens nummer av FASEB Journal .

Efter att ha upptäckt att ljusproduktion inte var kopplad till någon av organismens metaboliska vägar, forskarna insåg att upprätthållande av ljusproduktion i mer än några millisekunder skulle kräva att slemmet innehåller sin egen energikälla.

Ytterligare arbete visade att maskens slem innehåller ett järnlagringsprotein som kallas ferritin. Artificiell tillsats av järn till slemmet ökade ljusproduktionen, vilket fick forskarna att tro att ferritin fungerar som ett molekylärt batteri som lagrar energi. På senare tid, de fann att utsättande av ferritin för blått ljus gör mer järn tillgängligt och att exponering av slemmet för blått ljus framkallar ljusskurar som varar flera minuter.

"En ljuskälla baserad på denna mekanism kan fjärrutlösas med hjälp av blått ljus för att initiera och förstärka processen, ", sa De Meulenaere. "När vi förstår exakt hur ljusproduktion sker i det naturliga systemet, att information potentiellt kan användas för att utveckla ett långvarigt ljus som också är biologiskt nedbrytbart och uppladdningsbart."

Rörmaskens bioluminescens kan också användas för att skapa biomedicinska reportersystem. Eftersom det är känsligt för järn kan ett sådant system användas för att testa för järnbrist eller toxicitet. Den skulle också kunna användas som en ljusutsändande reporter som arbetar i flera dagar. Detta skulle möjliggöra experiment där olika proteiner eller celler spåras under mycket längre tidsperioder än vad som är möjligt med dagens fluorescerande reportrar.