Glødende liv i en undervandsverden

Op imod 80 til 90 procent af livet under vandet producerer lys -- og vi ved meget lidt om hvordan eller hvorfor. Bioluminescence ekspert Edith Widder udforsker denne glødende, skinnende, lysende verden, og deler sine prægtige billeder og indsigt i de usete dybder i havet.

I Jacques Cousteau ånd, der sagde,

"Mennesker beskytter det de holder af,"

vil jeg i dag dele det jeg elsker mest i havet med jer,

og det er det fantastiske antal og mangfoldighed

af dyr i det der skaber lys.

Min afhængighed begyndte med denne mærkeligt
udseende dykkerdragt der hedder Wasp;

det er ikke en forkortelse --
bare nogen der mente at den lignede insektet.

Det blev faktisk udviklet til brug til offshore olieindustrien

for at dykke på olierigger til en dybde af 610 meter.

Lige efter jeg bestod min Ph.D.,

var jeg så heldig at blive inkluderet i en gruppe forskere

der brugte den for første gang

som værktøj til havforskning.

Vi trænede i en tank i Port Hueneme,

og mit første dyk i det åbne hav

var i Santa Barbara Channel.

Det var et dyk om aftenen.

Jeg gik ned til en dybde af 270 meter

og jeg slukkede for lyset.

Og grunden til jeg slukkede for lyset var,
at jeg vidste at jeg ville se

dette fænomen af dyr der lavede lys

der kaldes bioluminescence.

Men jeg var totalt uforberedt

på hvordan det var

og hvor spektakulært det var.

Jeg så kæder af gopler der hedder siphonophoresare

der var længere end dette lokale,

der pumpede så meget lys ud

at jeg kunne læse skiverne og viserne

inden i dragten uden en lommelygte;

og puffer og bølger

af hvad der lignede lysende blå røg;

og eksplosioner af gnister

der hvirvlede sig op ud af skorstene --

ligesom når man kaster brænde på et lejrbål
og gløderne hvirvler op fra bålet,

men dette var isende, blå gløder.

Det var utroligt.

Men, normalt når mennesker overhovedet
er bekendt med bioluminiscence,

er det disse fyre; det er ildfluer.

Og der er få andre landkrabber der kan producere lys --

nogle insekter, regnorme, svampe --

men generelt set, på land, er det meget sjældent.

I havet, er det en regel

mere end en undtagelse.

Hvis jeg tager ud i det åbne hav miljø,

dybest set hvor som helst i verden,

og jeg trækker et net fra 915 meter til overfladen,

vil de fleste dyr --

faktisk, mange steder, 80 til 90 procent

af dyrene som jeg trækker op i det net --

producere lys.

Dette sørger for nogle temmelig spektakulære lysshows.

Nu vil jeg dele et lille filmklip med jer

som jeg tog inden fra en ubåd.

Jeg udviklede først denne teknik da jeg arbejdede fra en lille

enpersons ubåd der hedder Deep Rover

og derefter tilpassede de den til brug på Johnson Sea-Link,

som I kan se her.

Her i den forreste del af observationskuglen,

er der en ring på 0,9 meter i diameter

med en skærm strukket ud foran den.

Og inden i kuglen med mig er et forstærket kamera

der er cirka lige så følsomt som et fuldt
mørketilvænnet menneskeligt øje,

selvom det er en lille smule udvisket.

Så man tænder for kameraet, slukker for lyset.

Den gnist man kan se er ikke luminiscence,

det er bare elektronisk støj

på disse superforstærkede kameraer.

Man kan ikke se lys før ubåden

begynder at bevæge sig fremmed gennem vandet,

men i takt med at den gør det,
stimuleres de dyr der bumper imod skærmen

til at producere lys.

Da jeg gjorde dette første gang,

det eneste jeg prøvede på var at tælle antallet af kilder.

Jeg kendte min hastighed, jeg kendte området,

så jeg kunne regne ud hvor mange hundrede kilder

der var per kubikmeter.

Men det begyndte at gå op for mig at
jeg faktisk kunne identificere dyrene

ud fra det type glimt de producerede.

Og, her, i Gulf of Maine

ved 225 meter,

kan jeg nævne mere eller mindre alt
I kan se her på arts niveau.

Ligesom de store eksplosioner, gnister,

stammer fra en lille gople,

og der er krill og andre slags krebsdyr,

og gopler.

Der var endnu en af de gopler.

Så jeg har arbejdet med computer billedanalyse ingeniører

for at udvikle automatiske genkendelsessystemer

der kan identificere disse dyr

og så udvinde XYZ koordinaterne af det første nedslagsområde.

Og så kan vi gøre de ting som økologer gør på landjorden,

og undersøge nærmeste nabo afstande.

Men man behøver ikke altid at tage ned på havets bund

for at se et lysshow som dette.

Man kan faktisk se det i overflade vandet.

Dette er et flot fotografi, af Dr. Mike ved Scripps Institution,

af en delfin der svømmer gennem morild plankton.

Og det er ikke et eller andet eksotisk sted

som en af morild bugterne i Puerte Rico,

dette blev faktisk optaget i San Diegos havn.

Og nogle gange kan man endda komme tættere på den det,

fordi lokummet på skibe --

det er toilettet,
hvis der er nogen af jer landkrabber der lytter med --

bliver skyllet med ufiltreret havvand

hvor der ofte er morild plankton i.

Hvis man vakler ind på lokummet sent om natten

og man er så toilet-omfavnende syg

at man glemmer at tænde for lyset,

kan det være man tror at
man har en religiøs oplevelse. (Latter)

Hvordan producerer et levende væsen så lys?

Jamen, det var spørgsmålet som i det 19 århundrede

den franske fysiolog Raphael Dubois,

stille om denne bioluminiscente musling.

Han moste den og udvandt et par kemikalier;

et, et enzym, han kaldte det luciferase;

substratet, han kaldte det luciferin

efter Lucifer lysbæreren.

Terminologien har holdt ved,
men det henviser faktisk ikke til et specifikt kemikalie

fordi disse kemikalier findes i
mange forskellige former og faconer.

Faktisk, de fleste mennesker

der studerer bioluminescence i dag

er fokuserede på kemien, fordi disse kemikalier

har vist sig at være så utroligt værdifulde

for at udvikle antibakterielle stoffer,

kræftbekæmpende lægemidler,

test for tilstedeværelsen af liv på Mars,

opdage forureningskilder i vores vand --

hvilket er måden vi bruger det på på ORCA.

I 2008,

gik Nobel Prisen i Kemi

til arbejde der blev gjort

på et molekyle der hedder grønt fluorescerende protein

der blev udvundet fra bioluminescence kemien

af en gople,

og den er blevet sammenlignet
med opfindelsen af mikroskopet,

med hensyn til den indvirkning den har haft

på cellebiologi og genetisk ingeniørvidenskab.

En anden ting som alle disse molekyler fortæller os

er, åbenbart, at bioluminescence har udviklet sig

minimum 40 gange, måske op til 50 særskilte gange

i den evolutionære historie,

hvilket er et tydeligt tegn

på hvor utrolig vigtigt

denne egenskab er for overlevelsen.

Hvad er det så ved bioluminescence

der er så vigtigt for mange dyr?

Jamen, for dyr der prøver at undgå rovdyr

ved at blive i mørket,

kan lys være meget nyttigt

for tre basale ting som dyr skal gøre for at overleve:

og det er at finde mad,

tiltrække en mage og undgå at blive spist.

For eksempel, denne fisk

har en indbygget pandelampe bag ved øjnene

som den kan bruge til at finde mad

eller tiltrække en mage.

Og når den ikke bruger den,
kan den faktisk rulle den ned i sit hoved

ligesom lyset på ens Lamborghini.

Denne fisk har faktisk langt lys.

Og denne fisk, som er en af mine favoritter,

har tre forlygter på hver side af hovedet,

Nu er denne blå,

og det er farven på det meste morild i havet

fordi evolutionen har udvalgt

den farve der spreder sig længst gennem havvandet

for at optimere kommunikationen.

Så de fleste dyr producerer blåt lys,

og de fleste dyr kan kun se blåt lys,

men denne fisk er en virkelig fascinerende undtagelse

fordi den har to røde lysorganer.

Og jeg har ingen anelse om hvorfor der er to,

og det er noget jeg vil løse en dag --

men ikke nok med at den kan se blåt lys,

den kan se rødt lys.

Den bruger dens røde bioluminescence
ligesom en snigskyttes sigte

til at være i stand til at snige sig ind på dyr

der ikke er i stand til at se det røde lys

og er i stand til at se dem uden at blive set.

Den har også en lille skægtråd her

med et blåt lysende blink på den

som den kan bruge til at tiltrække bytte
med på lang afstand.

Og mange dyr bruger deres bioluminescence som blink.

Dette er en anden af mine favorit fisk.

Dette er en viperfisk, og den har et blink

for enden af en lang fiskestang

som den krummer foran den skarpe hage

der giver viperfisken dens navn.

Tænderne på denne fisk er så lange

at hvis de lukkede sig på indersiden af fiskens mund,

ville den faktisk spidde sin egen hjerne.

I stedet glider de i riller

på ydersiden af hovedet.

Dette er et fiskst juletræ;

alt på denne fisk lyser op,

det er ikke kun det blink.

Den har en indbygget lommelygte.

Den har disse juvelagtige lys organer på maven

som den bruger som en slags kamuflage

der fjerner dens skygge,

så når den svømmer rundt og
der er et rovdyr der kigger op nedefra,

gør den sig selv usynlig.

Den har lysorganer i munden,

den har lysorganer i hvert enkelt skæl, i finnerne,

i et slimlag på ryggen og på maven,

der alt sammen bruges til forskellige ting --

nogle af dem kender vi til, nogle af dem gør vi ikke.

Og vi ved lidt mere om bioluminescence
takket være Pixar,

og jeg er meget taknemmelig overfor Pixar at de deler

mit yndlingsemne med så mange mennesker.

Jeg ville ønske, med deres budget,

at de havde brugt bare lidt flere penge

på at betale et konsulent honorar til
en fattig, sultende Ph.d.-studerende,

der kunne have fortalt dem at det er øjnene

af en fisk der er blevet præserveret i formalin.

Dette er øjnene på en levende havtaske.

Hun har et blink som hun hænger ud

foran dens levende musefælde

med sylespidse tænder

for at tiltrække et intetanende bytte.

Og denne har et blink

med alle mulige interessante
tråde der kommer ud af den.

Nu plejede vi at tro at de forskellige
former som blinkene har

skulle tiltrække forskellig slags bytte,

men så viste mave indholds undersøgelser af disse fisk

der blev lavet af forskere,
eller sandsynligvis deres ph.d.-studerende,

har afsløret at

de alle mere eller mindre spiser den samme ting.

Nu tror vi at de forskellige former som blinkene har

er hvordan hannen genkender hunnen

i havtaskens verden,

fordi mange af disse hanner

er det der kaldes dværghanner.

Denne lille fyr

har ingen synlige måder at klare sig selv på.

Han har ikke noget blink til at tiltrække mad med

og ingen tænder til at spise det med når det kommer dertil.

Hans eneste håb for at eksistere på denne planet

er som en gigolo. (Latter)

Han skal finde sig et skår

og så skal han hægte sig på for at overleve.

Denne lille fyr

han fundet sig et skår,

og I vil se at han har været så fornuftig

at sætte sig fast på en sådan måde,
så han faktisk ikke behøver at kigge på hende.

(Latter)

Men han kan genkende en god ting når han ser det,

så han forsegler forholdet med et evindeligt kys.

Hans kød smelter sammen med hendes kød,

hendes blodbane vokser ind i hans krop,

og han bliver intet andet end en lille sperm sæk.

(Latter)

Jamen, dette er dybhavs versionen af kvindernes frigørelse.

Hun ved altid hvor han er,

og hun behøver ikke at være monogam,

fordi nogle af disse hunner

har flere hanner fastgjort til sig.

Så de kan bruge det til at finde føde,
for at tiltrække mager.

De bruger det meget til forsvar,
mange forskellige måder.

Mange af dem kan udløse deres
luciferin eller luferase i vandet

ligesom en tiarmet eller ottearmet
blæksprutte udløser en sky af blæk.

Denne reje udspyr faktisk

lys ud af dens mund

ligesom en ildspyende drage

for at blænde eller distrahere denne viperfisk

så rejen kan svømme væk ud i mørket.

Og der er mange forskellige dyr der kan gøre dette:

Der er gopler, der er tiarmede blækssprutter

der er en hel masse forskellige krebsdyr,

der er selv fisk der kan gøre dette.

Denne fisk kaldes den skinnende rørskulder

fordi den faktisk har et rør på sin skulder

der kan udspy lys.

Og jeg var hurtig nok til at fange en af disse

da vi var på trawling ekspedition

ud for Afrikas nordvestlige kyst for "Vores Blå Planet,"

for delen om dybet for "Den Blå Planet."

Og vi bruger et specielt net til at trawle med

så vi er i stand til at få disse dyr op i live.

Vi fangede en af disse og
jeg tog den med ind i laboratoriet.

Jeg holder den,

og jeg skal til at røre ved det rør på dens skulder,

og når jeg gør det, vil I se bioluminescence der kommer ud.

Men for mig, det der er chokerende

er ikke kun mængden af lys,

men det faktum at det ikke kun er luciferin og luciferase.

For denne fisk, er det faktisk hele celler

med cellekerner og membraner.

Det er energisk set meget kostbart
for denne fisk at gøre dette,

og vi har ingen anelse om hvorfor den gør det --

et andet af disse fantastiske mysterier der skal løses.

Nuvel, en anden form for forsvar

er noget der hedder en tyverialarm --

den samme grund til at man har en tyveri alarm i ens bil

det dyttende horn og de blinkende lys

skal tiltrække opmærksomheden fra, forhåbentlig,

politiet der vil komme og fjerne indbrudstyven --

når et dyr er fanget i et rovdyrs klør,

kan dets eneste håb for at undslippe være

at tiltrække opmærksomheden af noget
der er større og mere ubehageligt

der vil angribe deres angriber,

og på den måde give dem en chance for at slippe væk.

Denne gople, for eksempel, har

en spektakulær bioluminescence fremvisning.

Det her er os der jager den i ubåden.

Det er ikke bioluminescence,
det er reflekteret lys fra gonaderne.

Vi fanger den i et meget specielt apparat på forsiden af ubåden

der tillader os at tage den med op i uberørt tilstand,

tage den med ind på laboratoriet på skibet.

Og så generere en udstilling som I skal til at se,

det eneste jeg gjorde var at røre den en gang i sekundet

på dens nervering med en skarp hakke

der minder lidt om en skarp tand på en fisk.

Og når denne fremvisning kommer i gang,
rører jeg ikke ved den mere.

Dette er et utroligt lys show.

Det er denne mølle af lys,

og jeg har lavet nogle udregninger der viser at dette kunne ses

op til en afstand af 150 meter væk af et rovdyr.

Og jeg tænkte, "Du ved,

det kunne faktisk fungere som et temmelig godt blink."

Fordi en af tingene jeg blev frustreret over

som en dybhavsforsker

er hvor mange dyr der sikkert er i havet
som vi ikke ved noget om

på grund af måden vi udforsker dybet på.

Den primære grund til at vi ved hvad der lever i havet

er at vi tager ud og trækker net bagved skibe.

Og jeg udfordrer jer til at nævne
en hvilken som helst anden branche

der stadig er afhængig af en teknologi
der er hundredvis af år gammel.

Den anden primære måde vi tager ned på er

med ubåde og fjernbetjente fartøjer.

Jeg har lavet hundredvis af dyk i ubåde.

Når jeg sidder i en ubåd,

ved jeg godt at jeg ikke er diskret overhovedet --

jeg har skinnende lys og larmende propeller --

ethvert dyr med fornuft vil være væk for længst.

I lang tid har jeg ønsket

at finde på en anden måde at udforske på.

For noget tid siden fik jeg en ide til et kamerasystem.

Det er ikke ligefrem raketvidenskab.
Vi kalder denne ting Eye-in-the-Sea.

Og forskere har gjort dette på landjorden i mange år;

vi bruger bare en farve som dyrene ikke kan se

og så et kamera der kan se den farve.

Man kan ikke bruge infrarødt i havet.

Vi bruger meget rødt lys, men selv det er et problem

fordi det bliver absorberet så hurtigt.

Lavede et forstærket kamera,

ville lave denne elektroniske gople.

Sagen er, i videnskab,

skal man dybest set fortælle støtte organisationerne
hvad det er man kommer til at opdage

inden de vil give en pengene.

Og jeg vidste ikke hvad jeg kom til at opdage,

så jeg kunne ikke få støtten til det.

Så jeg baksede dette sammen,
jeg fik Harvey Mudd Engineering Clinic

til at køre dette som et bachelor-projekt til at starte med,

og så baksede jeg støtten sammen
fra en række helt andre kilder.

Monterey Bay Aquarium Research Institute

gav mig tid med deres ROV

så jeg kunne teste den og vi kunne finde ud af den,

I ved, for eksempel, hvilke farver rød vi skulle bruge

så vi kunne se dyrene, men de ikke kunne se os --

få den elektroniske gople til at fungere.

Og man kan se hvilken fattig
operation dette i virkeligheden var,

fordi vi støbte 16 LED'er i epoxy

og man kan i epoxystøbeformen som vi brugte,

at ordet Ziploc stadig er synligt.

Det er overflødigt at sige,
at når det er bakset sammen på denne måde,

var der mange afprøvninger og
prøvelser for at få dette til at fungere.

Men der kom et øjeblik hvor det hele samlede sig for os,

og alt fungerede.

Og, bemærkelsesværdigt nok,
blev det øjeblik fanget på film

af fotografen Mark Richards,

der ved et tilfælde var der på det rette øjeblik

hvor vi opdagede at det hele samlede sig.

Det er mig til venstre,

min ph.d.-studerende på det tidspunkt, Erika Raymond,

og Lee Fry, der var ingeniør på projektet.

Og vi har hængt dette billede op i
vores laboratorium på et æressted

med billedteksten:
"Ingeniør tilfredsstiller to kvinder på en gang." (Latter)

Og vi var meget, meget lykkelige.

Så nu havde vi et system

som vi faktisk kunne tage med til et sted

der lidt var ligesom en oase på bunden af havet

der måske bliver patruljeret af store rovdyr.

Det sted som vi tog det med til

var dette sted der hedder Brine Pool,

som er i den nordlige del af den Mexicanske Golf.

Det er et magisk sted.

Og jeg ved at disse optagelser ikke ser ud af noget for jer --

vi havde et tarveligt kamera på det tidspunkt --

men jeg var henrykt.

Vi er på kanten af Brine Pool,

der er en fisk der svømmer hen imod kameraet.

Den er tydeligvis ugeneret af os.

Og jeg havde mit vindue ned i det dybe hav.

Jeg kunne, for første gang,
se hvad dyrene laver dernede

når vi ikke var dernede for at genere
dem på en eller anden måde.

Fire timer efter indsættelsen,

havde vi programmeret den elektroniske gople

til at tændes for første gang.

Seksogfirs sekunder derefter

tændtes dens mølle fremvisning,

vi optog dette:

Dette er en tiarmet blæksprutte, mere end 1,80 meter lang,

der er så ny for videnskaben,

at den ikke kan placeres i nogen kendt videnskabelig familie.

Jeg kunne ikke have bedt om et bedre bevis på konceptet.

Og baseret på dette, gik jeg tilbage til National Science Foundation

og sagde, "Det er dette vi vil opdage."

Og de gav mig nok penge til at gøre det rigtigt,

hvilket har omfattet at udvikle
verdens første dybhavswebcam --

som er blevet brugt i

Monterey Canyon i det sidste år --

og nu, for nyligt,

en modulær form af dette system,

en meget mere mobil form

der er meget nemmere at søsætte og bjerge,

som jeg håber kan bruges på Sylvias "hope spots"

til at hjælpe med at udforske

og beskytte disse områder,

og, for mig, lære mere om

bioluminescence i disse "hope spots."

Et af de budskaber man skal tage med hjem herfra

er, at der stadig er meget der skal udforskes i havet.

Og Sylvia har sagt

at vi ødelægger verdenshavene inden
vi overhovedet ved hvad der er i dem,

og hun har ret.

Så hvis I nogensinde, får muligheden

for at dykke ned i en ubåd,

så sig ja -- tusind gang, ja --

og sluk venligst lyset.

Jeg lover jer, at I vil elske det.

Tak.

(Bifald)