Als Bioluminiszenz wird die Erzeugung und Aussendung von Licht durch Lebewesen bezeichnet.
Die Erzeugng des Lichtes findet bei höheren Organismen wie den Tieren meistens in speziellen Leuchtorganen statt, bei Einzellern in besonderen Organellen und bei Bakterien im Cytoplasma. Sie basiert auf chemischen Prozessen, bei denen entstehende Energie in Form von Licht abgegeben wird, es handelt sich also um eine spezielle Form der Chemoluminiszenz.
Die chemische Basis für die Erzeugung des Lichtes bei Lebewesen stellen Luziferine dar, die über Luziferasen verändert werden. Sowohl die Luziferine als auch die Luziferasen sind art- oder gruppenspezifisch, also für jede Tiergruppe kennzeichnend. Dabei sind die Luziferasen offensichtlich im Laufe der Evolution aus anderen Enzymen, den Oxygenasen, hervor gegangen. Bei der Veränderung, meistens der Abspaltung von Teilgruppen an dem Luziferin, entsteht Energie, die als Lichtquant abgegeben wird.
Die Bioluminiszenz ist bekannt von Organismen beinah aller Organismengruppen, einzig unter den Pflanzen ist sie selten. Vor allem die Leuchtbakterien, die häufig in Symbiose mit Tieren leben und die Einzeller der Gattung Nocticula sind für ihre Leuchterscheinungen bekannt. Außerdem findet sich Bioluminiszenz z.B. bei verschiedenen Pilzen wie dem Hallimasch (Armilariella mellea), den Leuchtkäfern (Glühwürmchen; Lampyridae) und den Leuchtschnellkäfern (Gattungen Cucujo und Pyrophorus), verschiedenen Kopffüßern wie dem Vampirtintenfisch (Vampyroteuthis infernalis)), der Wunderlampe (Lycoteuthis spec. ) und anderen Kalmaren (Theutida), bei Leuchtkrebse (Krilln, Euphausiacea), Leuchtquallen (Pelagia noctiluca), und viele Tiefseefischen. Die biologische Funktion der Leuchterscheinungen ist häufig nicht ausreichend geklärt. Meistens dient sie der Tarnung, dem Beutefang, der Partnerfindung und der Abschreckung.
Auch der Mensch hat mittlerweile Verwendung für dieses Phänomen gefunden: Biolumineszenz wird nicht nur für selbst-leuchtende Weihnachtsbäume genutzt, entwickelt von englischen Studenten bei einem Biotechnologie Wettbewerb. Inzwischen wird sie auch als umweltfreundliche Alternative zur radioaktiven Markierung in der molekularbiologischen Forschung angewendet. Weitere Forschungen sollten uns in einiger Zeit auch selbstleuchtende Monitore bescheren.