Cahaya Kunang-Kunang –Foton yang Dihasilkan dari Proses Kimia

Ketika kita melihat atau menjumpai Kunang-Kunang, jika kebetulan kita memiliki rasa ingin tahu atau rasa heran di dalam hati kita, biasanya kita akan bertanya (meski kadang hanya di dalam hati) kenapa Kunang-Kunang bisa menyala atau memiliki cahaya?

Cahaya yang dihasilkan oleh kunang-kunang (Photinus pyralis) adalah sejenis cahaya tak panas yang disebut bio-luminescence. Hal ini disebabkan oleh reaksi kimia di mana substansi luciferin mengalami oksidasi ketika ada enzim luciferase. Cahaya tersebut merupakan foton yang terpancar saat bahan kimia beroksidasi menghasilkan keadaan berenergi tinggi, yang kemudian beralih kembali ke keadaan normal.

Cahaya tersebut dikendalikan oleh sistem saraf dan berlangsung dalam sel khusus yang disebut photocytes. Sistem saraf, photocytes, dan organ-organ akhir trakea mengontrol tingkat berkedip dari cahaya tersebut. Suhu udara juga memiliki hubungan dengan tingkat berkedip. Semakin tinggi suhu, semakin pendek interval berkedipnya, delapan detik pada 18,3°C dan empat detik pada 27,7°C.

Para ilmuwan belum meyakini mengapa cahaya kedap-kedip ini terjadi. Kedipan berirama ini bisa menjadi sarana untuk menarik mangsa atau memungkinkan kunang-kunang mencari pasangan dengan sinyal dalam kode heliographic (yang berbeda dari satu spesies yang lain), atau bisa juga berfungsi sebagai sinyal peringatan.

Langkah Pertama: Sel-sel di bagian ekor Kunang-Kunang menghasilkan enzim luciferase

Pada setiap nukleus dari setiap sel, sebuah enzim yang disebut DNA Polymerase mengkode gen Luc dengan sel-sel genom. Gen Luc merupakan sekuen dari  asam amino yang menghasilkan enzim luciferase. Kemudian, RNA Polymerase mengkopi gen luc dalam bentuk mRNA yang sangat mirip dengan DNA. Proses ini disebut transkripsi.

Setelah proses transkripsi selesai, mRNA menuju sitoplasma. Di dalam sitoplasma, mRNA luc diatur oleh sel penghasil protein yang disebut ribosom. Ribosom menterjemahkan informasi dalam mRNA luc untuk memproduksi sebuah rantai asam-asam amino yang membangun enzim luciferase. Proses ini disebut translasi. Agar enzim luciferase dapat berfungsi, rantai asam-asam amino tersebut harus menekuk dan terlipat dalam tiga bentuk dimensional yang spesifik.

Langkah Kedua: Enzim Luciferase mengatur reaksi-reaksi kimia untuk menghasilkan sinar

Untuk menghasilkan sebuah sinar tampak, sel-sel di dalam ekor kunang-kunang harus memproduksi ribuan enzim luciferase. Di dalam setiap sel, enzim-enzime tersebut mencari pasangannya dan berikatan membentuk senyawa kimia yang disebut luciferin. Enzim luciferase mempercepat reaksi kimia dengan menggabungkan molekul oksigen dengan luciferin sehingga membentuk oxyluciferin.

Di dalam reaksi, luceferin teroksidasi, yaitu ia kehilangan sebuah elektron dan molekul-molekulnya berpindah ke tempat energi yang lebih tinggi. Ketika molekul-molekul yang penuh energi ini kembali ketingkat energi yang lebih rendah, yaitu dalam keadaan yang lebih stabil molekul-molekul melepas energi dan menghasilkan sinar yang kemudian digunakan bagi Kunang-Kunang untuk memberikan signal kepada pasangannya dan merupakan peringatan bagi predator.

Untuk Apa Sinar (Cahaya) Itu?

Satu diantara sekian alasannya  adalah untuk menarik pasangan, di mana yang jantan dan yang betina dari jenis yang sama akan memancarkan signal kelap-kelip sebagai cara berkomunikasi. Masing-Masing jenis kunang-kunang mempunyai pola khusus dalam bersinar. Sebagai contoh, Kunang-Kunang jantan dari satu jenis akan terbang bebas di langit malam dan dengan tiba-tiba mulai berkerlip serta memutar ke atas untuk membuat pola sinar (J-shapped) yang berbeda.

Kunang-Kunang betina menggantung pada suatu cabang pohon atau di rumput ketika si jantan sedang beraksi menunjukkan sinar terbaik mereka. Ketika si betina mengenali dan menyukai sinar dari si jantan maka si betina akan menjawab dengan sinar terbaik pula.

Alasan lainnya adalah untuk menghindar dari predator. Seperti telah dikatakan sebelumnya, tubuh Kunang-Kunang dipenuhi dengan bahan kimia yang terasa tidak enak bila dicicipi, yang disebut lucibufagens, dan setelah predator mencicipinya, dengan cepat mereka belajar untuk mengasosiasikan bahwa Kunang-Kunang adalah mangsa dengan cita rasa yang buruk.

Jadi, sinar Kunang-Kunang tidak hanya membantu menarik pasangan, tetapi juga memperingatkan predator untuk menjauh. Memiliki lucibufagens juga sangat penting untuk kelangsungan hidup suatu spesies Kunang-Kunang yang tidak dapat membuat senyawa kimia ini dan memperolehnya melalui memakan spesies lain yang dapat membuatnya.

Mereka melakukan ini dengan meniru pola kilatan spesies lain dan memikat mereka. Kunang-Kunang jantan yang tidak curiga berpikir bahwa ia akan menemukan pasangan,  tetapi yang terjadi adalah menjadi makanan lezat bagi kunang-kunang licik.

Cahaya Jenis Apa yang Mereka Miliki, Apa Fungsi Lainnya, dan Bagaimana Mereka Hidup?

Cahaya yang mereka hasilkan adalah cahaya tanpa panas yang dinamakan Luminescence. Luminescence pada tubuh Kunang-Kunang dihasilkan oleh suatu zat bernama Luciferin. Nah, zat Luciferin ini bergabung dengan oksigen untuk mengeluarkan cahaya. Dan sekedar informasi tambahan, walaupun para ilmuwan sudah dapat membuat jenis cahaya yang sama dengan yang dihasilkan Kunang-Kunang, para ilmuwan tetap harus mengambil beberapa unsur dari tubuh Kunang-Kunang, karena para ahli kimia belum dapat membuat zat seperti itu. Hal tersebut masih menjadi misteri alam hingga kini.

Pada Kunang-Kunang dewasa, selain untuk memberi peringatan tanda bahaya, cahaya pada tubuhnya berfungsi untuk menarik perhatian pasangannya. Tidak hanya kunang-kunang dewasa, bayi Kunang-Kunang yang masih berupa larva juga mengeluarkan cahaya. Cahaya pada larva berguna untuk memperingatkan hewan lain yang akan memangsa mereka agar tidak mendekat.  

Setelah terjadi perkawinan, Kunang-Kunang betina akan meletakkan telur-telurnya dibawah permukaan tanah. Telur-telur tersebut akan menetas menjadi larva setelah 3-4 minggu dan akan terus diberi makan hingga musim panas berakhir. Setelah kira-kira 1-2 minggu dari berakhirnya musim panas, larva tersebut akan berubah menjadi pupa, kemudian berubah menjadi Kunang-Kunang dewasa.

Nah, jika kita melihat Kunang-Kunang yang sedang terbang, Kunang-Kunang tersebut pastilah berjenis kelamin jantan. Mengapa begitu? Ya, karena hanya Kunang-Kunang jantan yang memiliki sayap, sementara para betina melekat di dedaunan dan tanah.

Kunang-Kunang memang memiliki sistem yang menakjubkan. Serangga ini memiliki organ dalam tubuhnya yang memancarkan cahaya berpendar. Apa fungsi cahaya itu? Cahaya ini sangat penting bagi kelestarian jenisnya, sebab Kunang-Kunang betina dan jantan mengenali jenis kelamin masing-masing berdasarkan cahaya mereka.

Organ berpendar pada Kunang-Kunang terdiri atas tiga lapisan, persis seperti lampu depan mobil. Sel-sel yang menghasilkan cahaya berada pada lapisan paling bawah. Sel-sel ini bertugas menghasilkan zat yang mudah terbakar. Zat ini bereaksi dengan oksigen dibawah kendali sebuah enzim. Akibat reaksi kimia ini, pertama-tama cahaya berpendar yang proses pembuatannya mirip seperti pada pabrik ini, diteruskan kelapisan cekung terdekat, dan kemudian ke lapisan transparan bagiana tas, dimana cahaya ini dipantulkan.

Kualitas sempurna dan tingkat poduktivitas 98% dari cahaya berpendar ini mengejutkan para ilmuwan yang meneliti Kunang-Kunang. Bola lampu yang digunakan manusia untuk penerangan hanya mampu mengubah 5% dari energi yang diterimanya menjadi cahaya, sedangkan 95% sisanya terbuang dalam bentuk panas. Karena 95% panas yang dihasilkan inilah, kita tidak tahan menyentuh bola lampu yang sedang menyala. Akan tetapi, meskipun Kunang-Kunang menghasilkan cahaya hampir 20 kali lebih besar dari bola lampu, suhu Kunang-Kunang tidak naik karena cahaya mereka bersifat dingin –dan inilah yang menambah kekaguman para ilmuwan.

Di Mana Mereka Hidup?

Kunang-Kunang termasuk dalam keluarga kumbang dari ordo Coleoptera. Terdapat lebih dari 2000 spesies Kunang-Kunang yang tersebar di daerah tropis di seluruh dunia. Mereka dapat ditemukan di tempat-tempat lembab, seperti rawa-rawa dan daerah yang dipenuhi pepohonan. Di daerah lembab itulah Kunang-Kunang menemukan banyak sumber makanan untuk para larva.

Kita mengetahui bahwa Kunang-Kunang keluar pada malam hari, namun ada juga Kunang-Kunang yang beraktivitas di siang hari. Mereka yang keluar siang hari ini umumnya tidak mengeluarkan cahaya. Hanya beberapa Kunang-Kunang yang mampu mengeluarkan cahaya bila berada di tempat gelap.