火樹銀花生物光

一場意外遭遇戰(zhàn)

20世紀(jì)60年代初，為爭奪西奈半島，以色列同埃及進(jìn)行了一場現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭，半島上空炮聲隆隆，大地上硝煙滾滾。以色列憑著強(qiáng)大的軍事實(shí)力，想出奇制勝，用盡了各種辦法要埃及束手就擒，他們的士兵士氣和警惕性很高。在一個(gè)月黑無風(fēng)的夜晚，一隊(duì)以色列士兵沿半島的海岸線巡邏，突然發(fā)現(xiàn)近海的珊瑚礁處，閃爍著一團(tuán)團(tuán)的熒光。士兵們警覺起來，不好!有埃及蛙人登陸!他們立即投入戰(zhàn)斗，沖鋒槍嗒嗒地向熒光處掃射，一只只手榴彈在岸邊爆炸。戰(zhàn)斗結(jié)束了，當(dāng)士兵們沖到敵人登陸的地方，卻沒有發(fā)現(xiàn)一具尸體!沙灘上只有一堆堆體色烏黑的小魚，它們大部分已經(jīng)死亡，每一條小魚的眼下方都有一對(duì)發(fā)光體，閃耀著綠色的熒光。

經(jīng)過以色列生物學(xué)家的鑒定，這是一種名叫光瞼鯛的洞棲魚，它們白天生活在黑暗的洞穴中或珊瑚礁的隱蔽處，晚上成群出來沿著礁石覓食。在紅海，它們有時(shí)會(huì)在淺水中群集，在月黑浪靜的夜幕下，海面上就會(huì)出現(xiàn)一團(tuán)團(tuán)的綠色熒光。以色列士兵誤將發(fā)光的海魚當(dāng)作敵人，進(jìn)行了一場意想不到的戰(zhàn)斗。

無獨(dú)有偶，歷史上也有過類似的遭遇戰(zhàn)。傳說古羅馬時(shí)期，有一艘三桅海輪在大海上航行。夜幕降臨了，沒有皎潔的月光，海面特別平靜，沒有一絲風(fēng)，也沒有一點(diǎn)浪。突然間，離海輪不遠(yuǎn)的地方射出一串串閃光的“小火箭”，它們從海水中射出來，落滿了輪船的甲板，船員們驚呆了。細(xì)心一瞧，原來是一種能從口腔噴出發(fā)光菌體的槍烏賊，水手們開心極了，大家慶賀這意外收獲。他們立即將烏賊收集起來，沒有想到小火箭越來越多，越積越高，堆滿了甲板和倉頂，還沒有停止發(fā)射的跡象。輪船再也承載不了烏賊的質(zhì)量，很快沉入大洋中。船員們悲呼著去上帝那兒報(bào)到，槍烏賊們又重返海洋的家園。

到處可見生物光

“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看天牛織女星。”這是大家兒時(shí)常背的小詩，說的是螢火蟲，一種在秋夜打著“燈籠”飛來飛去的鞘翅目小昆蟲。它發(fā)出的是一種生物冷光，雖然很亮，但沒有一點(diǎn)熱度。據(jù)昆蟲學(xué)家研究，全世界的螢火蟲有2000多種，常見的生活在水邊的螢火蟲，專門以蝸牛為食。它們的頭頂有一對(duì)顎，彎攏來就成了一把鉤子，很尖利，鉤子上有一條溝槽，細(xì)小得像發(fā)絲。螢火蟲捉蝸牛時(shí)，先用顎在蝸牛的肉體上輕輕地敲敲，蝸牛對(duì)它的冒犯并不在意，覺得被敲打幾下同按摩一樣舒服。它不知道，螢火蟲的這種敲打就是向它注射一種毒液，蝸牛就在毫無警覺的情況下被麻痹，直到失去知覺。當(dāng)蝸牛被毒倒后，螢火蟲再敲它幾下，注射另外一種液體，使蝸牛的肉變成流質(zhì)，然后用管狀的口器吸進(jìn)胃里。一只蝸牛，可以供不少螢火蟲吃上好幾天。

沒有月色的夏夜，天氣悶熱，你如果從河邊或垃圾堆旁走過，常會(huì)見到星火點(diǎn)點(diǎn)，忽忽悠悠，心里會(huì)突然一緊，是鬼火嗎?第二天去看個(gè)究竟，原來是一堆蝦殼和蟹殼，原來是發(fā)光細(xì)菌氧化分解甲殼質(zhì)發(fā)出的磷光!水箱里的熱帶魚，白天五彩繽紛，游若神仙，夜晚在黑暗中也是熒光點(diǎn)點(diǎn)，如水中星火。在水族館過夜，就會(huì)被各種海魚的冷光陶醉，猶如置身在童話世界中!

最壯觀的生物光出自海洋。乘海輪在大洋遠(yuǎn)航，風(fēng)平浪靜的夜晚，經(jīng)常會(huì)看到海面“著火”，那是大量的浮游生物在發(fā)光，漁民稱它為“海火”。起初發(fā)現(xiàn)海火的漁民以為是海神在點(diǎn)燈，后來看到“海火”下有大量的魚蝦，才知道是海洋生物發(fā)光。1831年達(dá)爾文乘“貝格爾”號(hào)巡洋艦環(huán)球考察，在黑夜里發(fā)現(xiàn)一種發(fā)光的章魚，在海水中發(fā)出淡紅色的磷光。達(dá)爾文在日記中進(jìn)行了詳盡的描述，這是生物學(xué)家對(duì)海洋生物發(fā)光的第一次科學(xué)記載。經(jīng)過生物學(xué)家的系統(tǒng)研究，認(rèn)為海洋中發(fā)光的生物最多，不但魚蝦、軟體動(dòng)物和一些貝類能發(fā)光，許多藻類和細(xì)菌也能發(fā)光，深海生物90％會(huì)發(fā)光，僅海洋中能發(fā)光的細(xì)菌就有120多種。

海底世界不夜天

在海洋的200米深處，就伸手不見五指，到1500米以下更是一片黑暗。但在海洋深處也生活著大量的海洋生物，有原生動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、軟體動(dòng)物和魚類等。它們的共同特點(diǎn)是都會(huì)發(fā)出生物冷光，五顏六色的光，把海底裝扮得火樹銀花，光怪陸離，似傳說中的龍宮一樣美麗。

水母搖動(dòng)著透明的大傘，傘邊與觸手上的點(diǎn)點(diǎn)熒光，隨著身體冉冉游動(dòng)；盾狀的翻車魚，在深黛的海幕上下翻滾，綠、黃、藍(lán)、白、紅的光點(diǎn)，輝映出團(tuán)團(tuán)的彩虹；大烏賊像一支支火箭，肛門上一對(duì)銹紅的光柱，同腹部的青光、兩眼的藍(lán)光，閃爍成一個(gè)個(gè)火溜星；金眼鯛打著電壓不足的“手電筒”，發(fā)出一道道黃光：乒乓球大小的夜光蟲，像一只只藍(lán)綠寶石，在海水中來回穿梭，它們是深海魚兒的美食；口口魚頂著有倒刺的“釣桿”，刺上變幻著檸檬、紅色、藍(lán)色或白色的光點(diǎn)，在海水中左右搖動(dòng)，吸引貪食的魚兒上鉤；夜光螺在海底緩緩爬動(dòng)，貝殼邊緣的綠光吸引著深海的小蟲；海水中忽閃忽閃如降落的煙花，又如同被踩碎的螢火蟲尾巴，這是各種發(fā)光的細(xì)菌：一只餓極了的章魚向?yàn)踬\發(fā)起進(jìn)攻，眼看觸手快要抓到，烏賊突然從口中噴出一團(tuán)彩色的光霧將章魚罩住，自己卻在光霧的掩護(hù)下逃之夭夭。

生物發(fā)光原理

生物的發(fā)光現(xiàn)象一直是科學(xué)家研究探索的課題。剛開始，只是對(duì)生物發(fā)光進(jìn)行觀察，記錄了生物發(fā)光的現(xiàn)象。最早記載的也許是螢火蟲，因?yàn)樗鼈兩钤陉懙兀c人最接近。后來又觀察各種海火，對(duì)海洋發(fā)光生物進(jìn)行分類。

科學(xué)家們對(duì)生物的發(fā)光器進(jìn)行解剖研究，是在顯微鏡技術(shù)完善以后。他們將不同生物的發(fā)光器放在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)生物的發(fā)光器都有大體相似的結(jié)構(gòu)，是由一個(gè)個(gè)發(fā)光細(xì)胞組成的圓形或橢球形小球。發(fā)光器的結(jié)構(gòu)一般由發(fā)光體、晶體、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)、反射器和外層細(xì)胞構(gòu)成。位于胸部和腹部的發(fā)光器具有上述典型結(jié)構(gòu)，而位于眼柄的發(fā)光器僅由發(fā)光體、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和反射器組成。

生物的發(fā)光有三種類型：細(xì)胞外發(fā)光，將發(fā)光物質(zhì)排出體外，發(fā)出美麗的熒光，如海螢：細(xì)胞內(nèi)發(fā)光，發(fā)光物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)出熒光，如螢火蟲；共棲發(fā)光，體內(nèi)有發(fā)光細(xì)菌與之共生，由細(xì)菌發(fā)光，如水母、槍烏賊等。無論那一種發(fā)光，生物發(fā)出的都是冷光，不產(chǎn)生熱量。經(jīng)過化學(xué)分析，科學(xué)家在發(fā)光細(xì)胞中找到兩種特殊的化學(xué)物質(zhì)：熒光素和熒光酶。它的發(fā)光原理是：熒光素在熒光酶的催化下發(fā)生氧化反應(yīng)，熒光素分子吸收ATP(三磷酸腺甘)提供的生物能，變成了氧化熒光素。在一定的條件下，一個(gè)熒光素分子釋放出一個(gè)光子，無數(shù)的光子集合就成了生物冷光。值得注意的是，熒光酶的催化效率很高，它能將生物能沒有一點(diǎn)損耗全變成光，化學(xué)能變光能的效率是百分之百，而人們采用熒光原理制造成的熒光燈，發(fā)光效率最高也頂多是40％，至于是何道理至今也沒有搞明白。

利用生物發(fā)光

現(xiàn)代生物技術(shù)，給生物發(fā)光的應(yīng)用開辟了新途徑。熒光素和熒光酶是生物體內(nèi)合成的化合物，它們都是由基因編碼的，科學(xué)家已經(jīng)定位和克隆了熒光素和熒光酶的基因，并在體外模擬得到了生物冷光。這種技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)熒光檢測(cè)、微生物檢測(cè)、熒光信號(hào)通訊、信息指示等方面。

科學(xué)家們還用轉(zhuǎn)基因的方法，將這兩種基因拼接到高等植物的基因組中去，以便使植物也能在晚上發(fā)出熒光。最先實(shí)驗(yàn)的是煙草和夾竹桃，經(jīng)過努力，已經(jīng)得到了能發(fā)光的煙草植株。但用轉(zhuǎn)基因夾竹桃細(xì)胞培育的植株，發(fā)出的熒光很弱，沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，培育發(fā)光植物的研究還在進(jìn)行之中。科學(xué)家希望用發(fā)光樹取代路燈和部分夜間照明，不但可以節(jié)省大量的電能，還能使夜晚的城市照明更人性化，使城市如童話般美麗。用這種方法培育能發(fā)光的圣誕樹，也會(huì)有廣闊的市場。但當(dāng)前的試驗(yàn)表明，用轉(zhuǎn)基因的方法培育的發(fā)光植物，效果并不理想，主要是熒光太弱，無法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平，還有許多難題需要解決。

我國的科技人員用另一技術(shù)路線使植物發(fā)光，這就是熒光誘導(dǎo)技術(shù)。他們用生物技術(shù)讓植物的氣孔張開，吸進(jìn)熒光物質(zhì)，固定在植物組織內(nèi)，得到多種在夜色中能發(fā)光的花木。常用的方法是浸泡或靜電噴霧，讓植株或花朵表面充分而均勻地吸收與附著熒光素，達(dá)到良好的物理發(fā)光效果。但熒光素會(huì)對(duì)植物造成急性與慢性的生理傷害，使細(xì)胞代謝紊亂，葉片焦枯或者生長抑制。技術(shù)人員利用植物的生態(tài)適應(yīng)性，采用循序漸進(jìn)的方法，通過誘導(dǎo)使植物產(chǎn)生生理性適應(yīng)，獲得對(duì)熒光體的抗性，解決了這一難題。目前我國已生產(chǎn)出熒光玫瑰、熒光花葉榕、熒光吊蘭、熒光仙人球、熒光發(fā)財(cái)樹、熒光綠蘿等熒光植物，大大豐富了花木的觀賞價(jià)值，繁榮了我國的花木市場。想象一下，在你家的客廳或居室里，有一盆仙人球或玫瑰在晚間的幽香中閃著熒光，這是多么神秘和溫馨呀!