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第5章 探索生物發(fā)光的奧秘

夏夜乘涼時,我們常見草叢上飛舞著一個光點(diǎn),那就是螢火蟲。我們想方設(shè)法將它抓到手,把它放在玻璃瓶內(nèi)后,還可以看到它尾部發(fā)出的淡淡的、黃綠色的光。夜晚,在農(nóng)村,一個人獨(dú)自走過墳場總是有些心驚膽戰(zhàn),雖然我們并不相信有鬼魂存在,但當(dāng)那一閃閃的磷火在不遠(yuǎn)處升起時,確實(shí)使人感到恐懼。

類似的例子還有很多,在這些神秘的發(fā)光中,很大一部分是屬于生物發(fā)光。在大自然中間,許多種植物、昆蟲以及較低等的生物,如細(xì)菌,都有發(fā)光的能力。目前,神秘生物體的發(fā)光機(jī)制,經(jīng)過科學(xué)家長期探索已經(jīng)有了一定的眉目。

螢火蟲為何發(fā)光

科學(xué)家發(fā)現(xiàn),螢火蟲發(fā)光的目的,主要是用來吸引配偶,進(jìn)行交配。根據(jù)觀測,雄蟲發(fā)光后,雌蟲也會發(fā)出熒光作為回應(yīng)。這樣,在黑暗中它們就能弄清彼此的位置。

螢火蟲發(fā)光的過程,可以用來說明一部分生物發(fā)光的機(jī)制。腺嘌呤核苷三磷酸(簡稱ATP)是生物體細(xì)胞用以貯存能量的一種化合物,ATP可以與螢火蟲體內(nèi)的熒光素發(fā)生作用,形成一種熒光嘌呤化合物,這個化合物在熒光酶的催化作用下,在有氧存在時,產(chǎn)生熒光。所以,這種發(fā)光是一種化學(xué)發(fā)光,在發(fā)光時并不產(chǎn)生熱量。

在日本沿海地區(qū),有一種小甲殼蟲,也具有與螢火蟲相似的發(fā)光系統(tǒng),但它的發(fā)光方式有些不一樣,它可以同時在體內(nèi)制造熒光素和熒光酶,然后將這兩種化學(xué)物質(zhì)排入水中。在水中氧化后,這兩種物質(zhì)就會產(chǎn)生發(fā)光作用。將這種甲殼蟲的尾部磨碎并干燥,然后再加水混合,它也會發(fā)光,并可持續(xù)一小段時間,干粉加得越多,其發(fā)光時間就維持得越長。

螢火蟲發(fā)出的光雖然很微弱,但還是有用處的。在中國古時候,就有捉螢火蟲放入瓶中,照亮?xí)驹谝归g讀書的故事。在第二次世界大戰(zhàn)期間,日本軍隊(duì)在森林中巡邏時,為了閱讀簡短的命令而又不讓敵方發(fā)現(xiàn),就將干的螢火蟲尾部用唾液弄濕,黏在手掌上來照明。

螢火蟲尾部在干燥狀況下,仍保持發(fā)光的能力,科學(xué)家正在考慮利用這個特性,來探測外空中有無生命存在。由于ATP和生命觀象緊密相連,科學(xué)家就把不含ATP的熒光素—熒光酶的復(fù)合物制成探測器,用宇宙飛船發(fā)射到外星球去,如果那個星球有ATP存在,就會和熒光素——熒光酶的復(fù)合物發(fā)生作用,從而產(chǎn)生熒光,儀器就可以測到這個訊號并發(fā)回地球,我們也就可以知道該星球有ATP的存在。

海中魚兒為何會發(fā)光

在305米的深海中,人們發(fā)現(xiàn)了一種會發(fā)光的魚,這種魚在身軀兩邊和腹部長有小的發(fā)光器官,在終年黑暗的深水中,這種魚發(fā)出的光就像閃光的珠寶,呈淡黃色或淡藍(lán)色,并在魚身上或排列成行,或排成新月形,煞是好看。據(jù)分析,這種魚的發(fā)光也是由體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)氧化所造成的,發(fā)出的光可以使魚看清在深海中的道路,也可以使有趨光性的小魚游到它的身旁而成為它的“口糧”。

在并不很深的海中,人們發(fā)現(xiàn)了另一種會發(fā)光的魚。這種魚由體內(nèi)發(fā)光,經(jīng)過其透明的皮膚散射至體外。經(jīng)過研究,科學(xué)家認(rèn)為這種發(fā)光是一種自身保護(hù)性的適應(yīng),因?yàn)檫@種魚群發(fā)出的光十分類似于太陽光照入水中后散發(fā)所形成的微光,這樣就可以蒙混大魚的眼睛,逃脫被大魚吞吃的悲劇。

是朽木在發(fā)光嗎

黑夜里,森林里的老樹墩、腐爛的樹干和樹根有時會突然發(fā)出光來。如果人在黑夜的森林中行走,突然碰上了腐爛的樹墩,樹墩會立刻碎裂成很多閃光的碎片,腳下的土壤也會像撒滿許多火星似的。如果這時你想拾起一顆火種,你撿到手的只是一塊朽木。

這是朽木在發(fā)光嗎?不是,這是寄生在朽木上的一種被稱為蜜環(huán)菌的菌在發(fā)光,它是發(fā)光菌家族中的一員。蜜環(huán)菌發(fā)光的不是它的菌傘,也不是它的菌柄,而是它的“根”,也就是菌絲體。這種菌絲體滲進(jìn)樹皮和木質(zhì)之間,像網(wǎng)一樣布滿整個朽木,當(dāng)這些菌絲體發(fā)光時,人們就以為是朽木在發(fā)光了。

在巴西熱帶森林中,長著一種稱為鐘狀菌的發(fā)光菌。這是一種真菌,巴西的土著居民把它看作是大自然生靈之神的化身,對它頂禮膜拜。它的特點(diǎn)是生長速度極快,開始像一個小蛋,然后逐漸長大,后來裂為兩半,接著長出黃色的菌傘和細(xì)長白色的頸脖。頸脖生長的速度達(dá)到每分鐘5毫米,在短短的兩個小時內(nèi),它竟然長到0.5米高。然后,從菌傘下它又長出了精微透孔的白色藻紗,接著散發(fā)出一種動物尸體的臭味,吸引蒼蠅和夜蛾等昆蟲。到夜間,真菌能發(fā)出綠寶石光澤般的光彩,只是它的壽命很短,第二天就要死去。

許多種類的細(xì)菌都具有發(fā)光的能力,這些會發(fā)光的細(xì)菌包括我們?nèi)粘?稍诟馍习l(fā)現(xiàn)的細(xì)菌。例如,鹽腌的火腿在黑暗中會發(fā)出一道淡綠色的熒光,這就是細(xì)菌所發(fā)的光,這種細(xì)菌對人體無害,而且不會影響火腿的食用價值。

“鬼火”是怎么回事

科學(xué)家對古墳地上出現(xiàn)的“鬼火”曾進(jìn)行了長期的研究,他們認(rèn)為,夜幕降臨時古墳地上閃爍的火光,是沼氣在空氣中燃燒。

我們知道,有機(jī)物腐爛后會產(chǎn)生沼氣,它的主要成分是甲烷——一種碳?xì)浠衔铮归g,它在墳地上飄蕩并產(chǎn)生自燃現(xiàn)象,人們就看到了所謂的“鬼火”。

“鬼火”的形成還有另外一個原因,這就是人或動物的尸體腐爛后,由骨骼中會分解出一種稱為磷化氫的化合物,它在空氣中會自動燃燒發(fā)光。夜間在野地里它的火焰呈淡綠色,迷信的人看到后還以為是鬼點(diǎn)的火呢。

發(fā)光的鳥

在非洲的密林中生活著一種特殊的無名鳥,它的頭部和翅膀上長有羽毛,其他部分只長著硬殼。每當(dāng)入夜之后,這種硬殼就會閃閃發(fā)光,附近的人們常去捕捉這種鳥,并把它們養(yǎng)在籠內(nèi),夜間可以用來照明。

由此可見,生物發(fā)光現(xiàn)象在大自然中是廣為存在的。長期以來,人們一直以為這是神靈在顯靈,并由此產(chǎn)生了許多誤解。經(jīng)過科學(xué)家深入細(xì)致的工作,生物體發(fā)光現(xiàn)象大部分在科學(xué)上已不再是謎了。

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