自帶熒光棒的水母， 為他們捧回一個諾獎

尼紫泰

在一片漆黑的海洋里，一只章魚正準(zhǔn)備出來覓食。這一次，它準(zhǔn)備捕食一些水母當(dāng)作點心。

得益于全球氣候的變暖，水母在大海里變得隨處可見。雖然水母水分很多，提供的熱量很少，但是它們行動緩慢，很容易被抓到，而且水母可以被很快消化，拿它們充當(dāng)一頓果凍一樣的點心是再合適不過的了。

像往常一樣，這只章魚慢慢地靠近了一只水母，正當(dāng)它張開觸手捕抓水母時，前方突然閃爍出了一道綠色熒光，刺破了周圍的黑暗。

這道光像是黑暗里閃爍出來的一條信號一樣，告訴周圍其他的獵食者：你們趕緊來啊，這里有你們想要的美食！

章魚也察覺到了水流發(fā)生了變化，是有一只巨獸正在靠近！它來不及想太多了，急忙噴出墨汁后就溜了。

當(dāng)一切都恢復(fù)平靜之后，只有這只水母還在這片海域中，優(yōu)哉游哉地游著。

這只能發(fā)出綠色熒光的水母就是我們今天要介紹的維多利亞多管水母（Aequorea victoria）。

多管水母與海月水母

維多利亞多管水母最初發(fā)現(xiàn)于北美洲西海岸的維多利亞港，也由此得名。它們具有飄逸的觸手以及透明而厚實的中膠層，傘體下方密集地排列著很多根輻管，多管水母的屬名也由此而來。

維多利亞多管水母屬于刺胞動物門水螅綱，不過與其他大多數(shù)水螅綱的水母相比，維多利亞多管水母是個大個頭，它們的傘體直徑能長到10cm。

水族館里常見的海月水母很容易會被我們誤認(rèn)為是維多利亞多管水母，雖然它們體型相似，但是兩者之間有著根本的區(qū)別：首先，海月水母作為刺胞動物門缽水母綱的代表物種，它們體內(nèi)的胃絲等結(jié)構(gòu)是水螅水母所不具有的;此外，海月水母是不能夠發(fā)光的，我們在水族館里看到的流光溢彩的海月水母，都是加上燈光后的效果。

多管水母與諾貝爾獎

如今我們知道，維多利亞多管水母可以發(fā)出綠色熒光是因為它體內(nèi)含有綠色熒光蛋白（GFP），但實際上維多利亞多管水母不止會發(fā)出一種光。除了綠色熒光蛋白外，維多利亞多管水母體內(nèi)還含有可以發(fā)光的水母素（Aequorin）。這兩種發(fā)光蛋白的區(qū)別在于，綠色熒光蛋白需要受到藍(lán)光或紫外光的激發(fā)來發(fā)出綠色熒光，而水母素則需要受到鈣離子的作用來發(fā)出藍(lán)色光。所以，在文章開頭中的故事中，當(dāng)多管水母受到驚擾時，會先通過水母素發(fā)出藍(lán)光，然后再經(jīng)過綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色熒光。

綠色熒光蛋白是在上世紀(jì)60年代被日本科學(xué)家下村脩（Qsamu Shimomura）等人發(fā)現(xiàn)的，真正讓它名聲大噪則是在1994年，美國科學(xué)家馬丁·查爾菲（Martin Chalfie）通過將GFP基因在秀麗線蟲體內(nèi)表達(dá)，標(biāo)記了秀麗線蟲的部分神經(jīng)元，并成功追蹤其神經(jīng)系統(tǒng)的遷移與發(fā)育過程。在此之后，綠色熒光蛋白便開始在科學(xué)界中廣泛使用。

隨后，美籍華裔科學(xué)家錢永健（Roser Y Tsien）對GFP進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化，開發(fā)出了能發(fā)出更多顏色的熒光蛋白，從而使得科學(xué)家們能夠在同一時間追蹤不同組織細(xì)胞的發(fā)生發(fā)育過程。

由于在該領(lǐng)域做出的杰出貢獻(xiàn)，下村脩、馬丁·查爾菲以及錢永健共同獲得了2008 年度的諾貝爾化學(xué)獎。

熒光蛋白的延伸應(yīng)用

如今，熒光蛋白的應(yīng)用早已變得觸手可及，甚至我們只需要花幾塊錢就能買到可以發(fā)出熒光的斑馬魚。而在生物科學(xué)領(lǐng)域，熒光蛋白的應(yīng)用也在繼續(xù)擴展，Brainbow技術(shù)便是其中一項成果。

Brainbow技術(shù)通過在單個神經(jīng)元中隨機組合熒光蛋白的三、四顏色的比例，從而可以用更多的顏色標(biāo)記不同的細(xì)胞。這就好像可以通過調(diào)節(jié)紅黃藍(lán)三種顏色涂料的比例來調(diào)制出各種顏色，最終繪制出一幅圖畫一樣。通過Brainbow技術(shù)的幫助，科學(xué)家們得以很好地研究神經(jīng)元之間的相互連接，并通過分析神經(jīng)圖譜的差異來研究神經(jīng)和心理疾病。

曾經(jīng)，多管水母靠著身體里的熒光蛋白，在大海里發(fā)出了微弱的熒光，點亮了漆黑的大海。

如今，科學(xué)家們通過這種蛋白，讓它發(fā)出的熒光照亮了生命的深處，使人們得以窺見生命的奧義。

（舒暢摘自360個人圖書館）