为何萤火虫会发光？

提起发光生物，人们首先想到的就是夏夜草丛中飞舞的“小星星”——萤火虫。萤火虫是人类最早发现的发光生物，古时候就有车胤囊萤夜读的故事。萤火虫（拉丁学名为Lampyridae）属鞘翅目萤科，其中能发光的约有2200种，它们的幼虫腹部下方有专门的发光器官，当氧气进入发光器官后，会与其内的荧光素作用，从而发出不同频率的光。

研究人员发现，不同的萤火虫发光的目的各不相同：端黑萤通过发光，可以干扰、警示天敌；妖扫萤属的萤火虫可以通过发光设置诱捕猎物的陷阱，从而提高捕食的效率；不过，大多数萤火虫是通过发光行为将附近的个体聚集起来联欢，以便增加交配的机会。例如，雄性蓝光萤火虫在夜幕降临后的16~27分钟开始发光，每次发光0.2秒，间隔2.7秒后重复发光。此时，如果有哪只雌性蓝光萤火虫对这只“帅哥”感兴趣，便会在雄虫发光1.5秒后做出相同回应，之后，雄虫会很快飞过来与雌虫“牵手”，并进一步“交往”。

萤火虫究竟是怎样发光的呢？原来，萤火虫尾部的发光细胞中含有荧光素和荧光素酶，在酶的作用下，荧光素和氧气被催化成氧合荧光素，氧合荧光素会发出不同波长的光，于是，自然界中就出现了有的萤火虫发绿光、有的发橙光、有的发黄光的情况。2024年2月，华中农业大学付新华教授公布了一项关于萤火虫成虫发光器发育及发光调控的分子机制的研究成果。他发现荧光素酶由Homeobox家族基因控制，其中最关键的两个转录因子基因为A1Adb-B和A1unc-4。两个转录因子通过基因互作，启动并调控荧光素酶，也就是发光蛋白的表达。让其中任何一个转录因子“沉默”，都会导致萤火虫不再发光甚至“黑化”。

此外，萤火虫发光还需要一种叫ATP（三磷酸腺苷）的物质提供能量。与传统的白炽灯泡的发光机制不同，萤火虫发出的光被称为冷光源，它们可以将超过90%的能量用于发光，剩下的不足10%的能量会转化为热量。受到萤火虫的启发，科学家通过人工方式合成荧光素，再加入从发光细胞里分离出的荧光素酶制成人工冷光源，以提高物体的发光效率。现实中，有些化妆品中就添加了经过人工改造的荧光素类似物，以利用其发光效应，让使用者的皮肤看起来更有光泽、更通透。

除了萤火虫外，昆虫家族中还有双翅目蕈蚊、弹尾目跳虫、鞘翅目的叩头虫和半翅目的蜡蝉能够发光，其发光原理也与萤火虫类似。

本文节选自《百科知识》2024.7A

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