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標題:
小小的螢火蟲其實隱藏著一個未解之謎
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作者:
jiunn36
時間:
2025-5-7 04:09 PM
標題:
小小的螢火蟲其實隱藏著一個未解之謎
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地球上已知生物的發光機制大致可分為兩種﹐一種是「螢光」﹔另一種是「自發光」﹐前者是生物通過體內的螢光蛋白吸收特定波段的光波﹐然後再釋放另一個波段的光波的現象﹐這不需要額外消耗生物自身的能量﹔後者則是生物體內的化學能直接轉換為光能的現象﹐這需要消耗生物自身的能量。
螢火蟲的發光機制其實是屬於「自發光」﹐在它們的腹部末端發光器裡存在著兩種特殊的物質﹐分別是「螢光素」和「螢光素酶」。當氧氣通過呼吸系統進入發光器後在「螢光素酶」的催化下﹐「螢光素」就會與氧氣以及細胞內的能量分子「三磷酸腺甘」(ATP)發生反應﹐進而釋放出可見的光﹐由於這個反應過程幾乎不產熱﹐因此它們發出的光通常被稱為「冷光」。實際上﹐螢火蟲的奇怪之處並不是它們的發光機制﹐而是在地球上的非海洋區域﹐像螢火蟲這樣的能夠「自發光」的生物種類實在是太少了﹐而與之成為鮮明對比的是﹐在地球的海洋之中﹐這樣的生物種類卻多得令人吃驚。
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相關研究表明﹐在已知的海洋生物中﹐有超過一半的種類都具備「自發光」的能力﹐而在深海生物之中﹐這個比例更是高達90%左右。如此巨大的差異﹐就引出了一個問題﹕究竟是什麼原因導致「自發光」生物在海洋如此昌盛﹐而在其他環境中卻極為罕見呢﹖對此﹐科學家曾經提出過多種解釋。一種直觀的解釋就是﹐海洋大部分區域﹐特別是深海﹐終年不見陽光處於極度黑暗之中﹐在這樣的環境下﹐生物的「自發光」可以發揮多種生存優勢﹐例如突然發光能夠瞬間驚嚇並可能驅離捕食者﹔通過特定的閃光模式﹐可以吸引同類進行求偶﹔利用發光作為誘餌﹐引誘獵物靠近以便捕食等等。
這看上去似乎很合理﹐但實際情況卻是黑暗環境並非海洋獨有﹐地球陸地上的洞穴系統﹑高緯度地區的極夜﹐以及許多動物的夜間活動時間﹐都具備了與海洋深處類似的黑暗條件﹐如果黑暗是關鍵因素﹐那麼這些環境中也應該演化出不少的「自發光」生物﹐而事實卻並非如此。另一種解釋則認為﹐現代海洋生物的起源遠早於非海洋區域的生物﹐它們在演化上至少擁有大約兩億年的「先發優勢」﹐而正是這段額外的時間為海洋生物發展出複雜的生物發光機制提供了更充足的機會。
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然而科學家卻發現﹐生物演化出「自發光」的能力所需要的時間並沒有想像中的那麼長﹐一個典型的例子就是﹐在過去的1.5億年裡﹐僅僅是輻鰭魚這個類群﹐其「自發光」的能力就獨立演化出了至少27次﹐所以從這方面來講﹐非海洋生物也應該有足夠的時間來演化出這種能力。
還有一種解釋認為﹐生物的「自發光」涉及一系列複雜的化學反應﹐在此過程中﹐通常都會產生很多對細胞有害的物質﹐而海洋中的水﹐可以幫助生物迅速稀釋或清除這些有害物質﹐由於非海洋生物不具備這樣的優勢﹐因此它們就很難演化出「自發光」的能力。但這個解釋同樣面臨挑戰﹐因為世界上存在許多很深的淡水湖泊(例如貝加爾湖)﹐其深處環境其實與深海非常相似﹐如果這個解釋是正確的﹐那這種環境中﹐也應該演化出大量的能夠「自發光」的生物﹐但事實卻是﹐在這些淡水湖泊中﹐能「自發光」的生物通常都極為稀少﹐甚至根本就沒有。
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除了以上所述之外﹐還有不少其他的解釋﹐例如有觀點認為﹐陸地環境的障礙物較多﹐可能會阻礙光的傳播﹐使得發光信號不易被遠處接收﹐從而降低「自發光」帶來的生存優勢﹐也有觀點認為﹐海水中的鹽分在生物「自發光」過程中起到了某種特殊的作用﹐然而這些解釋都存在著各自的局限性﹐無法得到普遍的認同。也正因為如此﹐螢火蟲給我們帶來的這個問題﹐就成了一個未解之謎﹐科學家至今仍對此困惑不已。就目前的情況來看﹐相關的研究仍在進行之中﹐期待在未來的日子裡﹐科學家們能夠解開這個謎團。
作者:
tomboss
時間:
2025-5-12 01:18 AM
生物發光是發光的一種形式，被稱做冷光源，因為僅有低於20%的光產生熱輻射。生物發光不應與螢光（生物螢光）、磷光（生物磷光）或是光的折射弄混淆。
約90%的深海生物都會產生某種形式的光。大多數生物發出屬於藍或綠光光譜，這樣更容易通過海水傳播。不過，某些巨口魚發出紅光或紅外光，而浮蠶屬的生物發出黃光。
非海洋生物的發光現象分布較窄，但發光顏色卻更加豐富。最著名的陸上發光生物是螢。其他的昆蟲，昆蟲幼蟲，環節動物，蛛類，甚至某些真菌都被報道有生物發光能力。
某些生物的發光隨晝夜推移而變化。例如夜間發光更明亮，或是僅於夜間發光等。
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