有萤火虫的夜晚，才算完美的夏天
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雨打灯难灭，风吹色更明
若非天上去，定作月边星
夏天的夜晚，萤火虫开始在林间草丛飞舞
发出浪漫而神秘的信号
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
中国最早关于萤火虫的记载中
普遍认为萤火虫是夏秋季的腐草变化而成
直到南宋时期，才发现它只是产卵于腐草之上
经过孵化才生成萤火虫
荧 火 虫 的 发 光 原 理
1
我们俗称的萤火虫，其实是一个庞大的家族
全世界约有近2000种
我国境内活动的种类约有200—300种
它们的尾部能发出萤光，故名为萤火虫
其身影见诸热带、亚热带和温带地区
萤火虫的发光器官位于腹部后端下方
该处具有发光细胞
其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
此时荧光酶作为催化剂
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
荧光酶的蛋白质结构
而且这种化学反应在体内还可以循环
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
萤火虫的发光效率可达90%~98%左右
由于发光器所产生的
大部分能量都转为光能，只有少部分化为热能
所以称为冷光
相比之下的热光的发光效率要低很多
例如太阳的发光效率只有35%左右
中国的原生萤火虫观赏地主要集中在
南京紫金山、云南西双版纳植物园
山东沂水、杭州径山寺、福建南靖等地
福建南靖 摄影：冯木波
南京紫金山
杭州径山寺
现在，这点点的荧光早已
不局限于萤火虫的细胞内部
科技的发展使得人们能够提取出荧光素
让萤火虫也能凭着小小天赋发挥作用
荧 光 素 有 什 么 用 ？
2
我们最熟知的利用荧光的故事
应该是《晋书·车胤传》中记载的：
“车胤恭勤不倦，博学多通，
家贫不常得油，
夏月则练囊盛数十萤火以照书，以夜继日焉。”
而在科学技术发达的今天
这种化学反应已经不再局限于萤火虫的细胞内部
1885年，生理学家杜堡伊斯从萤火虫体内
提取到一种含氮的有机酸——荧光素
研究其发光原理和化学成分后
荧光素酶的应用和发展进入了一个崭新的时代
人们观看演唱会时缠绕在手腕上的荧光棒
其原理就是在荧光棒内安装两只玻璃管
分别装有化学试剂，在弯折荧光棒后玻璃管破碎
两种化学试剂混合发生氧化还原反应
将能量传给棒内荧光染料，从而发出荧光
由于荧光素酶所引导的免疫生物发光技术
具有灵敏度高、特异性好、应用范围广等特点
这也为它在医学上广泛的应用开辟了道路
例如，在萤光素酶中加入正确的萤光素底物
就可以发出萤光
而发出的光子可以被光敏感元件
如萤光探测器或改进后的光学显微镜探测到
这就使得对包括感染在内的
多种生命活动进程进行观察成为可能
因此，萤光素酶也被用于检测
血库中所存血液中的红血球是否开始破裂
法医也可以用含有萤光素酶的溶液
来检测犯罪现场中残留的血迹
荧光素甚至可以帮人类解开生命体最大的谜题
——基因序列
荧光素法是今天最流行的DNA测序方法
把经不同颜色荧光剂染色的碱基加入DNA
按照DNA合成断链的长短
对末端荧光碱基进行紫外线照射
就可以确定碱基的种类，从而推断DNA的顺序
实际上
不止是林间草丛中飞舞的萤火虫能产生荧光
世界各地都有发光生物的存在
发 光 生 物 遍 布 海 陆 空
3
其实除了萤火虫
自然界中还有很多会发光的生物
这些生物为了生存、求偶等目的而发光
使它们在所处的环境中更有效地竞争
海
萤乌贼是一种小型的头足类动物
虽然名叫乌贼，其实它和鱿鱼等关系更近
都属于枪形目
图源《博物》2017.07
萤乌贼个头大约7~8cm
但小小的躯干上却分布着上千个点状的发光器
而且在它的第4对腕足末端
还有3个特别大的发光器，用以吸引小型猎物
每年春天繁殖期
大量的萤乌贼从深海聚集到海面进行繁殖
聚在食物充足的日本富山湾，它们被海流推到海面
成就了著名的“富山湾荧光海滩”
还有非常原始的单细胞藻类也能够发光
其中甲藻类中最为著名的发光者是夜光虫
当它周围海水被搅动时
它就会由于刺激而发出蓝光
美国加利福尼亚海滩以及马尔代夫“荧光海滩”
大多是舌甲藻类发光形成的
陆
发光蘑菇大多生长在热带、亚热带地区
因为体内含有会发光的物质
因此在暗处或黑夜中就会发出
淡蓝色、淡绿色或白色等不同颜色的荧光
发光蘑菇的荧光源于一种被称为
牛奶树碱的抗氧化剂
不过，还必须借助酶促反应
即牛奶树碱首先被羟化酶转变为真正的荧光素
而后在荧光酶的酶促反应中因被氧化而发光
关于发光蘑菇发光的原因尚无定论
一部分科学家认为蘑菇利用发光的方式
以吸引特定昆虫帮其散播孢子
另一部分认为蘑菇发光是继承了祖先的厌氧习性
因为地球的初始大气氧气含量很低
图自《中国国家地理》2017.11
现今世界上已知的发光蘑菇约有71种
我国目前有记载的发光蘑主要生长在
长白山、广东、福建、云南南部和西藏南部的
亚热带或热带雨林里
空
新西兰怀托摩地区，这里的大地之下
埋藏着迷宫般的洞穴群和暗河
在这座庞大的洞穴博物馆中
隐藏着世界级的奇观——怀托摩萤火虫洞
虽然被称为萤火虫洞，但这种萤光是
原产自新西兰及澳大利亚的发光蕈蚊发出的
它们属于完全变态昆虫
也有卵、幼虫、蛹、成虫的生命周期
只是它们生命的大部分时间都以幼虫状态度过
发光蕈蚊成虫、蛹、幼虫
蕈蚊的幼虫通过体内产生的荧光
将猎物吸引到自己分泌制造的粘性下悬垂丝线上
它们靠这些垂丝上的粘液来捕食
对黑暗中穿行的成千上万的飞蛾、蠓虫和蜉蝣来说
这些闪烁着荧光的美丽珠帘就是它们的死亡陷阱
等到被荧光吸引的食物自投罗网
被黏液困住，它就能饱餐一顿了
《中国国家地理》 2016.04 摄影：徐健
蕈蚊的蛹和成虫也会发光
但相对于幼虫来说，它们的光要暗淡许多
毕竟这时它已经不需要进食了
不论是夏夜林间草丛中飞舞的萤火虫
还是世界各地的其他发光生物
都是为了能够更好地生存而努力地发光
也许远方的奇妙我们无法亲眼见到
但此刻，你是否想起了
童年那遥不可及的梦
与小时候那满山遍野的萤火虫
参考资料：
荧光遍洒海陆空，《博物》2017.07
夏夜荧光灿烂， 《博物》2008.08
话题
关于萤火虫，你有哪些回忆？
留言区见
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编辑 | 尹诗画
图源 | 视觉中国、网络
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