Bioluminescentie: wormen die gloeien in het donker

Geschreven en geverifieerd door de bioloog Francisco Morata Carramolino

Laatste update: 25 februari, 2023

Bioluminescentie is een fascinerend verschijnsel waarbij levende wezens in staat zijn hun eigen licht te produceren. Dit vermogen is wijdverbreid in verschillende diergroepen – van haaien tot kwallen tot wormen, veel soorten gloeien in het donker. In dit artikel kijken we naar wormen met dit vermogen!

Opgemerkt moet worden dat de term ‘worm’ informeel is en geen biologische onderbouwing heeft. Eronder vallen annelidae, nematoda, insectenlarven en andere organismen die niet aan elkaar verwant zijn, zolang ze een zacht, langwerpig lichaam hebben en met beperkte of afwezige poten.

Omdat deze dieren op elkaar kunnen lijken en het vermogen om licht te produceren delen, behandelen we ze in dit artikel als geheel, ongeacht hun evolutionaire verwantschap. Als je meer over ze wilt weten, lees dan verder.

Bioluminescentie: wormen die gloeien in het donker

1. Nieuw-Zeelandse lichtworm (Arachnocampa luminosa)

De eerste van de gloeiwormen is. Arachnocampa luminosa. Dit organisme is een larve van de schimmelmug, kleine tweevleugelige insecten die in Nieuw-Zeeland voorkomen. In zijn larvale fase is Arachnocampa luminosa een fijne en langwerpige worm, die ongeveer 3 of 4 centimeter kan worden.

Gedurende deze tijd zwerven de larven door de donkere en vochtige grotten waar ze leven, op zoek naar een geschikte plek om hun netten te bouwen. Dit zijn een reeks rijen die aan het plafond hangen, gevuld met kleverige, kristalachtig uitziende druppels.

De larve bevindt zich in deze structuur en straalt via zijn achterlijf een blauwachtig licht uit. Het licht trekt de rest van de geleedpotigen in de grot aan, en die proberen hem te benaderen. De geleedpotigen zien echter het kleverige web van de worm niet en zitten in de val. Daarna hoeft de worm ze alleen nog maar te verzamelen en te verslinden.

Hoewel deze ongewervelden geen familie zijn van vuurvliegjes, delen de beroemdste lichtgevende insecten hetzelfde mechanisme van lichtproductie, via luciferine en luciferase. Dit betekent dat dezelfde chemische reacties meerdere malen onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd.

2 . Spoorwegworm (Phrixothrix hirtus)

Ook hier zijn deze wormen eigenlijk insectenlarven. In dit geval zijn het geen diptera, maar kevers (torren) van de familie Phengodidae. Spoorwormen zijn uitzonderlijk omdat ze twee verschillende soorten licht kunnen produceren. Enerzijds produceren ze een rood licht (Engelse link) door hun kop, iets wat vrij uniek is onder de coleoptera.

Anderzijds hebben ze twee rijen lichtgevende punten, die langs hun zijden lopen. Bij Phrixothrix hirtus produceren ze geel licht, terwijl ze bij Phrixothrix viviani groene kleuren uitstralen. Geen enkele andere kever ter wereld is in staat deze verscheidenheid aan kleuren te produceren.

Een recente studie (Engelse link) geeft aan dat deze glow-in-the-dark wormen deze zeer verschillende kleuren produceren dankzij modificaties in hun luciferases. Dit zijn enzymen die een integraal onderdeel zijn van het lichtproductiesysteem.

3. Bermuda lichtworm (Odontosyllis enopla)

Deze ongewervelden hebben niets te maken met de vorige. Het zijn borstelwormen (polychaete), een groep van eencelligen met een paar aanhangsels op elk van hun talrijke lichaamssegmenten. Bermuda glimwormen staan bekend om hun prachtige en fascinerende voortplantingsrituelen, waarbij bioluminescentie een cruciale rol speelt.

Gecoördineerd met de cycli van de maan ondergaan de Odontosyllis fysiologische, anatomische en gedragsmatige veranderingen. Deze dieren veranderen hun aanhangsels om beter te kunnen zwemmen, hypertrofie van hun vier ogen en wijzigen hun uitscheidingsorganen (nefridia) om gameten op te slaan.

Tussen 3 en 5 dagen na volle maan, 55 minuten na zonsondergang, verlaten de vrouwtjes hun habitat op de zeebodem. Ze zwemmen massaal naar de oppervlakte, waar ze een cirkelvormige baan aannemen en hun gameten beginnen los te laten, samen met een slijmerige substantie die blauwgroen licht uitstraalt.

Bij het zien ervan zwemmen de mannetjes krachtig naar hen toe, terwijl ze korte flitsen van intermitterend licht uitzenden. Als ze hen bereiken, beginnen ze hun eigen gameten los te laten, en begint de externe bevruchting. Dit proces duurt ongeveer 10-20 minuten en is zeer regelmatig en voorspelbaar. Daarna keren de polychaeten terug naar de zeebodem en gaan verder met hun normale leven.

4. Groene bomberwormen (Swima bombiviridis)

Dit laatste voorbeeld is heel interessant, omdat het een ander gebruik van bioluminescentie laat zien. De polychaete Swima bombiviridis, evenals sommige van zijn soortgenoten, heeft bolvormige structuren bij zijn kop. Deze formaties lijken op eenvoudige bollen – gevuld met vloeistof – en lijken afkomstig te zijn van gemodificeerde kieuwen.

Deze structuren worden niet gebruikt om te jagen of zich voort te planten, maar als verdediging. Wanneer ze geconfronteerd worden met een bedreiging, zijn de wormen in staat de bollen van hun lichaam af te scheiden, die soms ‘bommen’ worden genoemd. Bij het loslaten exploderen de bommen in een flits van intens licht, die een paar seconden duurt en dan vervaagt.

Hierdoor kunnen de wormen met behulp van hun grote peddelachtige aanhangsels aan roofdieren ontsnappen. Als de pompen opraken, kunnen de wormen ze heel snel weer ontwikkelen.

Bioluminescentie is een heel opvallend verschijnsel. Het is een fascinerend gebied om te onderzoeken, en we kunnen moleculen ontdekken met ongelooflijke potentiële toepassingen in de biogeneeskunde. Deze kleine gloeiwormen zouden namelijk kunnen helpen om levens te redden, met een beetje hulp van de moderne wetenschap!