Bioluminescentie is de natuurlijke emissie van licht door levende organismen. Dit licht wordt geproduceerd als gevolg van een chemische reactie die plaatsvindt in de cellen van bioluminescente organismen. In de meeste gevallen zijn reacties met het pigment luciferine, het enzym luciferase en zuurstof verantwoordelijk voor de emissie van licht. Sommige organismen hebben gespecialiseerde klieren of organen, fotoforen genaamd, die licht produceren. Fotoforen bevatten lichtgenererende chemicaliën of soms bacteriën die licht uitstralen. Een aantal organismen is in staat tot bioluminescentie, waaronder sommige soorten schimmels, zeedieren, sommige insecten, en een paar bacteriën.
Er zijn verschillende toepassingen voor bioluminescentie in de natuur. Sommige organismen gebruiken het als een verdedigingsmechanisme om roofdieren te verrassen of af te leiden. De emissie van licht dient ook als camouflagemiddel voor sommige dieren en als middel om potentiële roofdieren beter zichtbaar te maken. Andere organismen gebruiken bioluminescentie om partners aan te trekken, potentiële prooien te lokken of als communicatiemiddel.
Bioluminescentie wordt waargenomen bij een aantal mariene organismen. Dit omvat kwallen, schaaldieren, algen, vissen en bacteriën. De kleur van het door het mariene organisme uitgezonden licht is meestal blauw of groen en in sommige gevallen rood. Bij landdieren komt bioluminescentie voor in ongewervelde dieren zoals insecten (vuurvliegjes, glimwormen, duizendpoten), insectenlarven, wormen, en spinnen. Hieronder staan voorbeelden van organismen, terrestrisch en marien, die bioluminescent zijn.
Kwallen kunnen blauw of groen licht uitstralen. Een aantal verschillende soorten gebruikt bioluminescentie voornamelijk voor verdedigingsdoeleinden. De lichtemissie wordt meestal geactiveerd door aanraking, wat dient om roofdieren te laten schrikken. Het licht maakt roofdieren ook zichtbaarder en kan andere organismen aantrekken die op roofdieren van kwallen jagen. Van kamgelei is bekend dat ze luminescerende inkt afscheiden die dient om roofdieren af te leiden, waardoor de kamgelei tijd heeft om te ontsnappen. Bovendien wordt bioluminescentie gebruikt door kwallen om andere organismen te waarschuwen dat een bepaald gebied bezet is.
Zwarte dragonfish zijn monsterlijk ogende, schaalloze vissen met zeer scherpe, hoektandachtige tanden. Ze worden meestal gevonden in diepzee aquatische habitats. Deze vissen hebben gespecialiseerde organen die bekend staan als fotoforen die licht produceren. Kleine fotoforen bevinden zich langs het lichaam en grotere fotoforen bevinden zich onder de ogen en in een structuur die onder zijn kaak hangt, bekend als barbeel. Dragonfish gebruikt de gloeiende barbeel om vissen en andere prooien te lokken. Naast de productie van blauwgroen licht kunnen drakenvissen ook rood licht uitstralen. Rood licht helpt de drakenvis om prooien in het donker te lokaliseren.
Dinoflagellates zijn een soort eencellig algen bekend als vuuralgen. Ze zijn te vinden in zowel zee- als zoetwateromgevingen. Sommige dinoflagellaten zijn in staat tot bioluminescentie vanwege de productie van chemische verbindingen die licht produceren wanneer ze reageren. Bioluminescentie wordt veroorzaakt door contact met andere organismen, objecten of door de beweging van het oppervlak van golven. Een temperatuurdaling kan er ook voor zorgen dat sommige dinoflagellaten gaan gloeien. Dinoflagellaten gebruiken bioluminescentie om roofdieren af te weren. Wanneer deze organismen oplichten, geven ze het water een mooie blauwe, stralende tint.
Zeeduivel zijn vreemd uitziende diepzeevissen met scherpe tanden. Uit de ruggengraat van de vrouwtjes steekt een vleesbol die fotoforen bevat (lichtproducerende klieren of organen). Dit aanhangsel lijkt op een hengel en kunstaas dat boven de bek van het dier hangt. De lichtgevende lamp licht op en trekt prooien aan in het donker aquatisch milieu naar de grote open mond van de zeeduivel. Het kunstaas dient ook als middel om mannelijke zeeduivel aan te trekken. Bioluminescentie gezien bij zeeduivel is te wijten aan de aanwezigheid van bioluminescent bacteriën. Deze bacteriën bevinden zich in de gloeiende bol en produceren de nodige chemicaliën om licht uit te stralen. In deze mutualistische symbiotische relatiekrijgen de bacteriën bescherming en een plek om te leven en te groeien. De zeeduivel profiteert van de relatie door een manier te vinden om voedsel aan te trekken.
Vuurvliegjes zijn gevleugelde kevers met lichtproducerende organen in hun buik. Licht ontstaat door de reactie van de chemische luciferine met zuurstof, calcium, ATP en het bioluminescente enzym luciferase in het lichtorgaan. Bioluminescentie bij vuurvliegjes heeft verschillende doelen. Bij volwassenen is het vooral een middel om partners aan te trekken en prooien te lokken. De knipperlichtpatronen worden gebruikt om leden van dezelfde soort te identificeren en om mannelijke vuurvliegjes te onderscheiden van vrouwelijke vuurvliegjes. Bij vuurvlieglarven dient het gloeiende licht als een waarschuwing voor roofdieren om ze niet te eten omdat ze onsmakelijke giftige chemicaliën bevatten. Sommige vuurvliegjes kunnen hun lichtemissie synchroniseren in een fenomeen dat bekend staat als gelijktijdige bioluminescentie.
EEN gloeiworm is eigenlijk helemaal geen worm, maar de larven van verschillende groepen insecten of volwassen vrouwtjes die op larven lijken. Volwassen vrouwelijke glimwormen hebben geen vleugels, maar hebben lichtproducerende organen langs hun thoracale en buikgebieden. Net als vuurvliegjes gebruiken glimwormen chemische bioluminescentie om partners aan te trekken en prooien te lokken. Gloeiwormen produceren en hangen opgehangen aan lange zijdeachtige vezels die bedekt zijn met een kleverige substantie. Ze zenden licht uit om prooien aan te trekken, zoals insecten, die vast komen te zitten in de kleverige vezels. Gloedwormlarven zenden licht uit om roofdieren te waarschuwen dat ze giftig zijn en geen goede maaltijd zouden zijn.
Bioluminescent schimmels een groen gloeiend licht uitstralen. Er wordt geschat dat er meer dan 70 soorten schimmels zijn die bioluminescent zijn. Wetenschappers zijn van mening dat schimmels, zoals paddenstoelen, gloeien om aan te trekken insecten. Insecten worden naar de paddenstoelen getrokken en kruipen erop rond, oppakken sporen. De sporen worden verspreid terwijl het insect de paddenstoel verlaat en naar andere locaties reist. Bioluminescentie bij schimmels wordt geregeld door een circadiane klok die wordt gereguleerd door temperatuur. Naarmate de temperatuur daalt wanneer de zon ondergaat, beginnen de schimmels te gloeien en zijn ze gemakkelijk zichtbaar voor insecten in het donker.
Er zijn een aantal soorten bioluminescent inktvis die hun thuis maken in de diepe zee. Deze koppotigen bevatten lichtproducerende fotoforen over grote delen van hun lichaam. Hierdoor kan de inktvis over de lengte van zijn lichaam een blauw of groen licht uitstralen. Andere soorten gebruiken symbiotische bacteriën om licht te produceren.
Inktvissen gebruiken bioluminescentie om prooien aan te trekken terwijl ze onder dekking van de nacht naar het wateroppervlak trekken. Bioluminescentie wordt ook gebruikt als een soort afweermechanisme dat bekend staat als tegenverlichting. Pijlinktvissen zenden licht uit om zichzelf te camoufleren van roofdieren die doorgaans jagen door lichtvariaties te gebruiken om prooien te detecteren. Vanwege bioluminescentie werpt de inktvis geen schaduw in het maanlicht, waardoor roofdieren ze moeilijk kunnen detecteren.
Hoewel gebruikelijk bij andere koppotigen zoals inktvis, komt bioluminescentie meestal niet voor in octopussen. De bioluminescente octopus is een diepzee-wezen met lichtproducerende organen, fotoforen genaamd, op zijn tentakels. Het licht wordt uitgezonden door organen die op sukkels lijken. Het blauwgroene licht dient om prooien en potentiële partners aan te trekken. Het licht is ook een verdedigingsmechanisme gebruikt om roofdieren te laten schrikken, zodat de octopus kon ontsnappen.
Salps zijn zeedieren die op kwallen lijken, maar dat zijn ze eigenlijk akkoorden of dieren met een rugzenuwakkoord. In de vorm van een ton drijven deze kleine vrijzwemmende dieren afzonderlijk in de oceaan of vormen kolonies die zich enkele meters lang uitstrekken. Salps zijn filter feeders die zich voornamelijk voeden met fytoplankton, zoals diatomeeën en dinoflagellaten. Ze spelen een belangrijke rol in mariene ecosystemen door de fytoplanktonbloei te beheersen. Sommige salp-soorten zijn bioluminescent en gebruiken licht om tussen individuen te communiceren wanneer ze in enorme ketens zijn verbonden. Individuele salps gebruiken ook bioluminescentie om prooien en potentiële partners aan te trekken.