生物发光
生物发光是生物产生光的能力。通常是通过共生来实现的。在这种情况下,较大的生物体往往在一个特殊的器官中含有微生物,这些微生物可以产生光。真核生物的原生动物有特殊的细胞器,一些细菌也能产生光。生物发光是化学过程的结果,产生的能量以可见光的形式释放出来。生物发光在进化过程中多次出现。
ATP(三磷酸腺苷)是生物能源,在荧光素酶的帮助下与荧光素发生反应,产生一种中间复合物。这种复合物与氧结合,产生一种高度化学发光(亮光)的化合物。
伽马蛋白菌在产生光方面的作用,在参考文献中有详细的讨论。产生光的能力是正常新陈代谢的延伸:所有的化学反应都会产生一些光子。当光子产生量增加时,就会产生可见光。就细菌而言,该反应的原始功能可能是解毒过量的氧气。
飞翔和发光的Photinus pyralis,一种萤火虫。
海洋
生物发光主要是一种海洋现象。
"在地球可居住体积的最大部分,即深海中,生物发光是主要的光源。相反,在淡水中,甚至在贝加尔湖中,基本上不存在生物发光现象(少数例外)"。
生物发光存在于海洋的各个层面:浮游生物、水层生物和底栖生物。一些浮游生物类群,如双甲虫和栉水母(梳水母)大多数种类都使用它。大多数深海海洋生物都以某种形式使用生物发光。通常,海洋光发射属于蓝光和绿光光谱,这些波长最容易透过海水。
生物发光的功能
列表见Biolum网页。
反照伪装
在一些乌贼物种中,细菌生物发光被用于反照,所以动物与从下面看到的头顶环境光相匹配。在这些动物中,光器官控制这种照明的对比度,以创造最佳匹配。通常这些光器官与含有生物发光细菌的组织是分开的。
吸引力
生物发光被一些深海鱼类(如鮟鱇鱼)用作吸引猎物的诱饵。鱼头上悬挂的鱼饵会吸引小动物到它的攻击距离内。然而,有些鱼类则使用非生物发光的诱饵。
厨师鲨利用生物发光来进行伪装,但它的腹部有一小块仍然是深色的,在它下面游动的金枪鱼和鲭鱼等大型掠食性鱼类看来,它就像一条小鱼。当这些鱼试图食用"小鱼"时,就会被鲨鱼咬伤,鲨鱼会从宿主身上抠出圆形的"饼干刀"状的小肉块。
双鞭毛虫在这个机制上有一个有趣的变化。当浮游生物的捕食者通过水中的运动被感应到时,双鞭毛虫就会发光。这反过来又吸引了更大的捕食者,它们会吞噬双鞭虫的潜在捕食者。
吸引配偶是生物发光的一个重要功能。这在萤火虫身上可以看到,它们在交配季节利用腹部的周期性闪光来吸引配偶。在海洋环境中,只有在某些小型甲壳类动物中才有充分的记录,但可能很常见。
斥力
某些乌贼和小甲壳类动物使用生物发光,就像许多乌贼使用墨水一样。一团发光云被排出,迷惑或驱赶潜在的捕食者,而乌贼或甲壳类则逃到安全地带。每种萤火虫的幼虫都会发光,以驱赶捕食者。
萤火虫
雌性的Lampyris noctiluca,普通萤火虫。
生物技术
生物发光生物是许多研究领域的目标。路西弗酶系统被广泛用于基因工程领域。它们还被用于生物医学研究,给一些细胞打上可见的标签。可以将荧光素添加到分子和细胞中,使其在显微镜下可见。"这个市场现在价值约200亿英镑。如果你去医院做血液检测,测量病毒蛋白、癌症蛋白、激素、维生素、细菌蛋白、药物,几乎肯定会使用这种技术"。
光团是生物发光生物体中的产光器官,工业设计人员正在研究其结构。
南极磷虾生物发光的艺术效果图
生物发光生物
这是一份具有可见生物发光的生物清单。
陆生生物
畜生。
- 节肢动物
- 陆生动物
- 纹状体
- Annelids
- 真菌--共有71种生物发光,包括Armillaria、Omphalotus、Mycena、Gerronema、Pleurotus等物种。
- 蘑菇(见狐火)
- 灯笼菇
- 金针菇
- 蜂蜜蘑菇
- 僵蚕
鱼类
- 鮟鱇鱼
- 饼干式鲨鱼
- 手电筒鱼
- 鳗鱼
- 鮟鱇鱼
- 海洋斧头鱼
- 舯鱼
- 松果鱼
- 蝰鱼
萤火虫
萤火虫虽然叫萤火虫,但实际上是甲虫,它们利用一种叫做荧光素的化合物的酶促反应,产生典型的绿色闪光。除了可能警告捕食者它们的毒性之外,人们认为它们腹部闪烁的主要目的是为了吸引配偶。
海洋无脊椎动物
微生物
- 双鞭毛虫(如Noctiluca scintillans、Pyrodimium bahamense)。
- 弧菌科(如:Fischeri弧菌、Harveyi弧菌、Phosphoreum弧菌)
- 海洋细菌科Shewanellaceae的成员,Shewanella hanedai和Shewanella woodyi是生物发光的。
问题和答案
问:什么是生物发光?答:生物发光是指生物产生的光。
问:生物发光是如何工作的?
答:生物发光是通过化学过程进行的,产生的能量以可见光的形式释放。
问:哪些生物体产生生物发光?
答:真核生物体有产生生物发光的特殊细胞器,一些细菌也产生这种类型的光。
问:产生生物发光的能力是从哪里来的?
答:产生生物发光的能力是正常新陈代谢的延伸;所有的化学反应都会自然产生一些光子,当光子产生量增加时,就可以看到可见光。
问:在细菌中产生生物发光的原始功能是什么?
答:在细菌中产生生物发光的最初功能可能是为了解毒过量的氧气。
问:什么是荧光素和荧光素酶?
答:荧光素和荧光酶是参与ATP(三磷酸腺苷)和氧气之间的反应,产生高度化学发光(亮光)化合物的成分。