Bioluminescens hänvisar till en levande organisms förmåga att avge ljus. De flesta varelser som avger ljus är havsdjur, men vissa insekter och växter avger också ljus.
Allt ljus inklusive bioluminescens skapas av samma process. En elektron som kretsar kring en atoms kärna får tillräcklig energi för att hoppa till ett högre orbitalt skal. När den förlorar energi och faller tillbaka till det nedre skalet, försvinner energin som den släpper ut i form av en foton, eller partikel av ljus. I de flesta former av ljus vi känner till, som solen, en glödlampa eller en varm eldstad, är elektronerna termiskt exciterade, därför frigörs mycket energi som värme och endast en liten del, jämförelsevis, frigörs som ljus . Men i bioluminescens exciteras elektronerna genom en kemisk process och ingen energi går förlorad som värme. Istället försvinner all energi som ljus. Eftersom det inte finns någon värmeförlust kallas bioluminescens för ”kallt ljus”.
Kemikalierna som är involverade i bioluminescens är luciferin, ett substrat, och enzymet luciferas. Olika varelser producerar olika varianter av dessa kemikalier vilket resulterar i olika färger av ljus. Den vanligaste färgen som produceras av livet i havet är blått, vilket är ett naturligt evolutionärt urval eftersom blått tränger längst genom vattnet.
I havet har varelser utvecklat bioluminescens av en mängd olika anledningar. Ljus kan hjälpa en fisk att hitta mat, varna för rovdjur eller attrahera en partner. Vissa fiskar har ljusorgan under ögonen som tjänar samma syfte som en kolgruvarbetares pannlampa. Andra, som sportfiskaren, har ett självlysande lockbete på nässpetsen som inte bara är utformat för att locka till sig byten utan även en kompis. Vissa räkor kan blåsa upp ett självlysande moln i käkarna på en angripare för att tillfälligt distrahera det medan räkan vänder på svansen och flyr!
Bioluminescens har också utvecklats för att dölja formen eller silhuetten av en varelse mot den ljusblå bakgrunden av ett solfiltrerat hav. Genom att skimra med en blåaktig färg blir djuret mycket mindre märkbart för rovdjur som passerar ovanför eller under det och kan mer eller mindre smälta in i bakgrunden av det omgivande vattnet.
På land producerar vissa typer av svampar, svampar och maskar bioluminiscens, men den vanligaste är eldflugan. Även om inte alla arter har denna förmåga, för de som gör är ett beteende att blinka mönster som är utformade för att attrahera en partner. Om honan är intresserad kommer hon att blinka tillbaka sitt eget mönster med ett fast intervall efter hanens sista blixt. En slags dialog kan äga rum mellan dem – deras egen version av bioluminescerande morsekod!
Kemiskt framställt ljus används också för glow sticks som när de ”spricker” kombinerar ämnen som kommer att lysa i upp till 24 timmar. Dessa pinnar används ofta av dykare eller nattfirare.