生物光源撲朔迷離

歐陽軍

發光的“海怪”

蒲松齡《聊齋志異》中的《夜明》一文記述了一個清朝商人的奇遇：漆黑的夜晚，帆船在南海破浪前進，忽然一道亮光射進艙里。商人起來一看，只見一個巨大的怪物在海里發光，半身露出水面，猶如一座小山，眼睛好似兩個初升的太陽，光芒四射……

其實，商人所看到的并不是怪物，而是一種“海火”。每當溫暖季節夜幕降臨后，夜航的人們常常可以看到海水上層閃耀著光芒，漁民們把這種現象叫作“海火”。海火主要是由浮游生物發光所引起的。

海里的發光生物種類繁多。細菌、甲藻、夜光蟲、放射蟲、火體蟲、磷蝦、烏賊、章魚等等，都能發光。在加利福尼亞灣北部，海水中夜光蟲的數量極多，白天可把整個海水染成粉紅色或磚紅色，以至古代的人們把這一海域稱作“朱砂海”。

除夜光蟲外，有些細菌也能發光，發光細菌在發光生物中占著極為重要的位置。目前已知的發光細菌有10種，它們與其他發光生物不同，不需要任何刺激就能發出連續的“彌漫光”。

有趣的是，各類發光細菌對環境的鹽度、溫度和酸堿度都有一定要求。有的需要在含海鹽約0.05%的環境中才開始發光，有些則能夠在完全不含海鹽的水中微弱地發光。當鹽度增加到普通海水的1倍以上或者減少到1/10時，海洋發光細菌就會停止發光或死亡。

20世紀60年代，一位名叫戴維·弗里特曼的海洋生物學家在紅海首次發現了一種十分奇特的閃光魚——光臉鯛，它的身體只有7～10厘米長。

這種小魚生活在紅海和印度洋中不到10米深處的水域，發出的光十分明亮，潛水員常常把它們捉住后放在透明的塑料袋中，作為水中照明之用。海洋生物學家認為，到目前為止，光臉鯛的發光亮度是所有發光動物（包括陸生動物和海洋生物）中最亮的，因此它們有“壯觀的夜魚”之稱。

尤其令人感興趣的是，光臉鯛的眼睛下緣不僅有一個很大的新月形發光器官，而且還具有一層暗色的皮膜附著在它的發光器官的下面。皮膜一會兒上翻，一會兒下拉，好似電燈開關一樣，一亮一熄，這種奇妙的閃光現象在魚類中十分罕見。

白天，光臉鯛隱匿在洞穴或珊瑚礁中，僅在沒有月光的夜晚才冒險出來，常常幾十條一起活動，多時可達200多條。當它們拉下皮膜時，群魚的發光器官好似無數明亮的星星，組成了一個巨大的火球。如果受到威脅或襲擊時，它們就會巧妙地拉上皮膜，頓時漆黑一團，什么也看不見了。

深海里的生物大多有發達的發光器官。據動物學家們估計：40%以上的深海魚類都具有發光器官；能發光的烏賊有28種，占已知烏賊種類總數的20%；能發光的槍烏賊更多，有100多種，占槍烏賊種類總數的60%；能發光的章魚到目前為止只知道3種。無數的發光生物星羅棋布，在海洋里閃爍著光輝，猶如夜幕中倒映在大海深處的節日焰火。

魚類的發光器官多排列在身體的兩側，在黑暗中看去，全體每側有一條淡藍色的光線，在快速游動時很像一只小型客機在海洋世界飛行。鯊魚具有一對綠色的“眼睛”，它們的發光器官位于眼睛的周圍，當它向你游來時，猶如在夜間遇上了打開頭燈的汽車。一些深海的安康魚，雙眼在黑暗的生活環境里已退化得看不見東西，但它們頭頂上長著一根發達的釣魚桿狀的背鰭，末端垂掛著一個小燈籠似的發光器官。這盞小燈散發著檸檬黃的光芒，使貪婪的深海動物誤認為是可食的小魚，當它猛撲上去的時候，卻落入這位“姜太公”之口。有的安康魚的口下還長有樹枝狀的“胡須”，每根胡須上都有極為敏銳的觸角，它的作用就像盲人手杖一樣，用來探測環境，搜捕食物。

烏賊發光的“小燈”，可以說是世界上最經濟的小燈泡，毋需充電，可亮數年之久。因為它的發光燃料——發光細菌的增長要快于其消耗的速度。

生活在日本沿海和千島群島海域的耳烏賊，個子同大拇指一般，以小蝦為食。它在夜間發光，光環縈繞著它那小小的身體，在幽暗的大海上滑翔，猶如天上的繁星。耳烏賊的墨囊上有一個很大的雙耳狀囊（耳烏賊由此得名），把墨囊全部蓋住，囊內充滿著發光細菌的黏液。發光細菌囊由玻璃狀小管與海水相通，新生的小烏賊直接從大自然中獲得自己“小燈”所需要的燃料。

據科學家推測，耳烏賊發光器官上的小管不僅可用于吸收發光細菌，更重要的是，一旦發生危險，可將含有發光細菌的黏液噴出體外，在自身周圍立刻升起一堆焰火，使來犯者眼花繚亂，它便趁機溜之大吉。

在1990年的巴黎世界博覽會上，光學館有一間與眾不同的陳列室，室內格外明凈，它的“燈光”不耗費電力，而是來自玻璃瓶中的發光細菌。

用發光細菌制成的細菌燈發出來的是“冷光”，所以用處很大。可以在火藥庫或在燈火管制期間作指示燈；用發光細菌研究植物的光合作用，可測定葉綠體釋放的氧氣量；用發光細菌還可檢測超微時氧氣的存在和環境污染。

近年來，人們進一步研究了螢火蟲發光的原理，不僅從它的發光器官中分離出螢火素和螢火酶，而且還用人工方法合成了由螢光素、螢光酶和ATP等制成的生物光源。

生物光不含紅外線（熱線），只有光沒有熱，是一種理想的照明用冷光。電燈只能將電能的很少一部分轉變為可見光，其余大部分都以紅外線形式變成熱能浪費掉了，而且紅外線還對人的眼睛有害。

生物光源在礦井中可當閃光燈，在水底可作水下發光燈，在醫療上可用作檢測尿道感染和手術室安全照明，在軍事作戰的前方可作瀏覽文件、查看地圖的燈源，且不易被敵人發現。看來，大規模地應用冷光的日子為期不遠，隨著科學技術的發展，生物光源將會起到電燈或其他別的光源替代不了的作用。