Wie entsteht das Licht?

Die Biolumineszenz ist eine Folge von chemischen Reaktionen in lebenden Zellen und Geweben - diese Prozesse werden Chemolumineszenz genannt.
Bei einem dieser Prozesse wird das Protein Luziferin mit dem Biokatalysator Luziferase zusammen gebracht und von ihm abgebaut (ein Katalysator ist ein Stoff, der eine chemische Reaktion auslöst oder beschleunigt, ohne dabei selber verbraucht zu werden). Die dabei freiwerdende Energie wird in Form von Licht abgegeben. Das Licht erzeugt keine Wärme und ist deswegen sehr effektiv - 90% der eingesetzten Energie werden auch in Leuchtkraft ungesetzt. Das ist viel besser als bei einer Glühbirne, bei der die meiste Energie durch Wärme verloren geht.

Ein anderer Weg kommt ohne Katalysator aus: einige Quallen, Garnelen und Würmern aus dem Meer besitzen ein selbstleuchtendes Protein, das dann zu glühen anfängt, wenn es mir Calcium- oder Eisenionen oder mit Sauerstoff in Berührung kommt. Bei dieser Leuchtreaktion wird Sauerstoff verbraucht.

Vermutlich ist Biolumineszens in den Ursprüngen des Lebens vor 3 Milliarden Jahren entstanden, als es in der völlig anders zusammengesetzten Atmosphäre fast keinen Sauerstoff gab. Für die einfachen Organismen dieser Zeit war Sauerstoff nicht nur nutzlos, sondern sogar giftig! Indem sie das Gas für die Biolumineszenz verbrauchten, konnten sie das Gift aus ihren Zellen schaffen. Der Stoffwechsel dieser Organismen musste sich dann schließlich doch verändern, als vor 2,5 Milliarden Jahren die ersten Lebewesen entstanden, die Photosynthese betrieben und somit selber Sauerstoff herstellten. Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre stieg dadurch immer mehr und mehr an - heute liegt er bei ca. 21%.

Eine andere Art des Leuchtens ist das Phosphoreszieren. Hierbei speichern die Organismen äußeres Licht, zum Beispiel von der Sonne, in Form von energiereichen Elektronen und geben es später wieder ab, ohne es selber erzeugt zu haben.