夏夜荧光灿烂
从萤火虫到荧光素


文章出自:博物 2008年第08期

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夏夜,萤火虫又开始在身边飞舞,点亮林间草丛的“星星之火”。当从萤火虫身上发现荧光素,人们对光就有了新认识。自从懂得应用荧光,不但省电的日光灯逐渐一统天下,我们更拥有了彻底摆脱电源又无热无磁、超级安全的“类生物灯”,如今还可以用荧光来侦测生命和确定基因序列,与此同时,别忘了生活中的夜光表、荧光笔、夜光耳环和演唱会上挥舞的荧光棒。

“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”。萤火虫在夏秋之夜闪闪发光,发出浪漫而神秘的信号。当暖暖的夜幕笼罩在大地上的时候,成群萤火虫的点点荧光与晴空的点点繁星交相辉映,宛如在地上点亮了盏盏天灯,又仿佛在草丛间描绘出了一幅星图。

冷光:爱情的灯语

其实,对萤火虫而言,发光真的是无比浪漫的行为——雌雄萤火虫通过发光来求偶,相互表达爱慕。通常,雌性萤火虫蛰伏在草丛中,先发出较为微弱的光,雄虫发现后会兴奋地用一种明亮的闪光来示好,等待着雌虫荧光明暗的反馈,来确定自己有多大成功的把握。

萤火虫的光来自尾部的发光细胞,发光细胞内含有两种复杂的有机物——荧光素和荧光酶。在体内直接能源物质ATP(三磷酸腺苷)的参与下,荧光素快速反应,发出波段为黄绿色的光子。荧光酶作为催化剂,不仅可以加速化学反应的发生,还可以保证消耗的能量尽量少而发光强度尽可能高。更神奇的是,这种化学反应在萤火虫体内还可以循环。伴随着呼吸作用,萤火虫利用氧气产生大量ATP以维持发光。而发光反应后生成的氧化态荧光素在ATP提供能量的情况下,又被还原成荧光素,让发光过程得以周而复始。所以,萤火虫能持续发光,并且光亮一闪一闪。

在自然界中,光和热往往是相伴在一起的,发光体亮度愈大,产生的热量愈高。而萤火虫发出亮度可观的光却不会灼伤自己,原因就是萤火虫发出的荧光是一种“冷光”。

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