Golau Byw

Dr Catrin F Williams o Ysgol Beirianneg, Prifysgol Caerdydd yn disgrifio creaduriaid sy’n cynhyrchu eu golau eu hunain … ac oblygiadau hynny i ni.

“Roedd fflachiadau llaethog yn goleuo’r môr ac yn ôl y llong. Pan roddwyd y dŵr mewn potel, gwelwyd gwreichion …”

Dyma’r cofnod cyntaf yn nodiadur sŵolegol Charles Darwin, a ysgrifennwyd ar fwrdd yr HMS Beagle oddi ar arfordir Tenerife, ar 6 Ionawr 1832. Yr hyn a welodd Darwin oedd creaduriaid bioymoleuol y môr, yn ymoleuo wrth ymateb i gyffro ffisegol.

Daeth bioymoleuedd – y broses o gynhyrchu ac allyrru golau gan organebau byw – yn faen tramgwydd i Darwin. Ni allai esbonio pam fod y ffenomenon hon yn ymddangos mewn rhywogaethau gwahanol ar ryw fath o hap. Fodd bynnag, gwyddom erbyn heddiw fod bioymoleuedd wedi esblygu’n annibynnol o leiaf ddeugain gwaith ar dir ac yn y môr.

Nid Darwin oedd y cyntaf i nodi bioymoleuedd. Yn 350 CC, sylwodd Aristotle ei fod yn fath o olau “oer”, am nad yw’n cynhyrchu gwres.

Ers hynny, mae gwyddonwyr wedi darganfod bod y fath yma o gemiymoleuedd yn cynhyrchu golau glaswyrdd wrth i gyfansoddyn o’r enw luciferin– y “cludwr goleuni” – gael ei ocsideiddio gan ensym o’r enw luciferase.

Amcangyfrifir bod mwy na 75 y cant o greaduriaid y cefnfor yn cynhyrchu eu golau eu hunain. Er enghraifft, defnyddia cythraul y môr (angler fish) ei lith, sy’n debyg i wialen bysgota, i ddenu ysglyfaeth tuag at ei geg fawr. Cynhyrchir golau’r pysgodyn gan facteriwm sy’n byw mewn symbiosis gyda’r pysgodyn y tu mewn i’w lith.

Creadur môr arall sydd â pherthynas symbiotaidd gyda’r bacteriwm bioymoleuol, Aliivibrio fischeri, yw sgwid gynffon bwt y nos o Hawaii (Euprymna scolopes), sy’n byw mewn dŵr bas. Gyda’r hwyr, dechreua’r bacteria hyn ymoleuo ac mae’r sgwid yn defnyddio ei olau fel cuddliw yng ngolau’r lleuad. Mae’r strategaeth wrth-olau yma yn debyg i glogyn anweledig.

Ar doriad y wawr, bydd y sgwid yn gwaredu tua 95 y cant o’r bacteria ymoleuol, a chaiff y pump y cant sy’n weddill ddigon o faetholion i dyfu drwy gydol y dydd. Fin nos, bydd y golau yn cynnau unwaith eto.

Astudiaeth o’r bacteriwm hwn a arweiniodd at ddarganfyddiad ffenomen ficrobiolegol arall, sef “synhwyro quorum”. Defnyddir yr “iaith gemegol” hon gan Aliivibrio fischeri i gyfrif ei gymdogion. Wrth wneud hyn mae’n sicrhau bod digon o gelloedd ar gael yn organ golau’r sgwid fel nad oes ynni yn cael ei wastraffu wrth gynnau genynnau bioliwminyddol – fel arfer tua 10 miliwn cell y mililitr.

Yn nes at arwynebedd y môr, plancton o’r enw Noctiluca scintillans sydd fel arfer yn cynhyrchu’r bioymoleuedd a elwir yn “fflachiadau’r môr”. Mae’r organeb feicrosgobig hon yn cynhyrchu fflachiadau o olau wrth ymateb i ryw gyffro ffisegol fel pan fo carreg yn cael ei thaflu i’r llanw neu pan fo tonnau yn torri ar lan y môr.

Yr effaith “larwm lleidr” yw’r term a roddir i’r adwaith tywynnol hwn mewn ymateb i ysgogiad. O dan fygythiad, mae’r fflach o olau yn codi ofn ar yr ymosodwr ac yn datgelu ei safle, gan hefyd rybuddio uwch ysglyfaethwyr o’i leoliad.

Bodau dynol a’r creaduriaid golau

Ers cyn cof, mae bodau dynol wedi dyfeisio ffyrdd celfydd iawn o ddefnyddio bioymoleuedd er eu lles eu hunain. Er enghraifft, defnyddir madarch tywynnol gan lwythau i oleuo’r ffordd drwy dyfiant trwchus y jyngl. Yn ogystal, roedd glowyr yn arfer defnyddio pryfed tân fel lampau diogelwch cynnar.

Hwyrach mai’r cymwysiadau hyn sydd wedi ysbrydoli ymchwilwyr i droi at bioymoleuedd unwaith eto i arbrofi ei botensial fel math o ynni gwyrdd. Yn y dyfodol agos, mae’n bosib y gallai ein goleuadau stryd traddodiadol cael eu disodli gan adeiladau a choed tywynnol.

Heddiw defnyddir bioymoleuedd oddi wrth Aliivibrio fischeri i fonitro gwenwyndra dŵr. Wrth ddod i gyffyrddiad â llygredd, mae cryfder golau y meithriniad bacteriol yn gostwng, sy’n arwydd posib o ddifwynwr.

Y mae hefyd wedi chwarae rhan ym myd rhyfel. Yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf, roedd organebau tywynnol wedi cynorthwyo mewn suddo’r llong danfor Almaenig olaf. Dywedir bod y llong danfor wedi hwylio drwy don bioymoleuol, yn gadael ôl tywynnol a gafodd ei dracio gan y Cynghreiriaid.

Eto, mae wedi cael rôl amddiffynnol. Ar ôl un o frwydrau mwyaf gwaedlyd Rhyfel Cartref America, yn Shiloh, dechreuodd glwyfau rhai o’r milwyr dywynnu. Sylwyd bod y clwyfau hyn yn gwella yn gyflymach ac yn lannach na’r lleill, a daethant i alw’r ffenomen yma yn “olau angel” (“Angel’s Glow”). Photorhabdus luminescens oedd mwy na thebyg wedi achosi’r clwyfau i dywynnu, bacteriwm sy’n byw mewn pridd ac yn rhyddhau cyfansoddion gwrthfacteria – dyma wnaeth amddiffyn heintiau’r milwyr.

Efallai mai’r hyn sydd wedi denu’r cyffro mwyaf ynglŷn â bioymoleuedd yw’r cymwysiadau meddygol. Yn 2008, dyfarnwyd y Gwobr Nobel yng Nghemeg am ddarganfod a datblygu protein fflworoleuol gwyrdd.  Mae hwn ar gael yn naturiol yn y sglefren fôr risial  Aequorea victoria, sydd yn fflworoleuol, yn wahanol i’r mecanwaith a ddisgrifwyd hyd yn hyn. Golyga hyn fod rhaid cyffroi’r protîn gan olau glas cyn iddo allyrru’r golau gwyrdd nodweddiadol.

Ers cael ei ddarganfod, rhoddir y protîn hwn yn genetig i mewn i gelloedd amrywiol, gan gynnwys rhai anifeiliaid, er mwyn taflu goleuni ar agweddau pwysig o feysydd bioleg celloedd a deinameg clefyd.

Cymerodd filiynau o flynyddoedd i’r broses esblygiadol arwain at fioymoleuedd, ond mae ei gymwysiadau gwyddonol yn parhau i fod yn chwyldroadol yn ein byd modern. Cofiwch hynny y tro nesaf y gwelwch y môr yn disgleirio.

 

Cafodd yr erthygl hon ei chyhoeddi gynta’ yn Saesneg ar wefan The Conversation. Cafodd ei chyfieithu gan Janice E. Williams. Mae Catrin Williams yn derbyn cyllid o Gymrydoriaeth Sêr Cymru II, a gyllidir yn rhannol gan Gronfa Ddatblygu Rhanbarthol Ewrop trwy Lywodraeth Cymru.