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萤火虫会发光的原因

时间:2015-08-04 11:29:04 作者:超人 来源:51区未解之谜网 手机阅读

萤火虫会发光

夏天到了小时候常见的萤火虫现在已经很少看到,但是过去也一直很好奇,为什么这种小小的虫子屁股会发光呢?看看美国科学家的发现。据美国国家地理在一项新的研究中科学家发现,让这些闪亮的夏季甲虫发光的神秘化学机制,而且有朝一日可能应用于人类医疗领域。将萤火虫的腹部想成一个生物发光的黑盒子。大约60年来,科学家已经知道进入这个黑盒子里的基本成分──氧、钙、镁,以及一种叫做萤光素的自然化学物质。科学家们也知道从这个黑盒子里发出的是什么物质──光子,也就是光,以黄色、绿色、橘色,甚至是蓝色的闪烁光点形式在夏夜里跳跃。

不过,一直到最近,制造出萤火虫光的具体化学反应还一直是个谜团。而谜团,正是像康乃狄克学院(Connecticut College)的布鲁斯.布兰奇尼( Bruce Branchini)这样的科学家的最爱。

"酵素与蛋白质将化学能量转变成光是一种基本的现象,"他说:"我们想知道这个生物化学过程是如何运作的。"布兰奇尼和同事在新的研究中完成了这件事:他们找到了一颗掌管萤火虫在夏季发光的额外氧电子。

萤火虫会发光

萤火虫为什么会发光?这个问题长久以来一直困扰着科学家。现在康乃狄克学院的布鲁斯.布兰奇尼与耶鲁大学的同事在实验室里重现了萤火虫的光。这项成果为更多的发现点亮了一盏明灯,而且可能会导向令人兴奋的医学应用。最近发表于《美国化学学会期刊》(Journal of the American Chemical Society)的这项发现提供了迄今与萤火虫生物发光有关的化学作用最详细的描述。

苹果、橘子和萤火虫

萤火虫会发光

有关萤火虫如何让臀部发光的传统解释一直困扰着布兰奇尼和其他化学家。首先,传统的解释应该是行不通的。具体来说,先前提到的两种成分──氧与萤光素之间的反应不是发光所需的反应。其中的原因解释起来很复杂,不过简单的解释就是苹果只会和苹果起化学反应,而橘子只会和橘子起化学反应,换句话说,氧和萤光素就像苹果和橘子一样。

萤火虫会发光

布兰奇尼的实验显示萤火虫发光所牵涉到的氧来自于一种称为过氧化阴离子的特殊型态。他说:过氧化阴离子是一种氧分子的型态,里面包含一颗额外的电子。如果我们延续苹果与橘子的比喻,那么,这颗额外的电子就是能让氧的属性既是苹果又是橘子。意思是,这个分子能够与萤光素产生化学反应,就像以前科学家猜测的那样。布兰奇尼补充,过氧化阴离子可能是生物发光能够在从浮游生物到深海鱼类的自然界中运作的方式。

瓶中的萤火虫

萤火虫会发光

研究萤光素与其在人体医疗上应用潜力的麻萨诸塞大学医学院化学生物学家史蒂芬.米勒(Stephen Miller)说:对我来说,这是化学上唯一合理的解释。未参与这项研究的米勒表示,由于萤光素和生物发光在医学上的应用潜力,继续研究它们很重要。

举例来说,今年稍早,米勒参与的一个团队即使用萤光素检测活老鼠大脑中的特定酵素,日后这可能为医生提供窥探人类大脑的另一扇窗。研究的主要作者布兰奇尼表示,萤火虫萤光素已经证实在人类的肿瘤显影以及开发抗癌药物上是个有效的工具。不过他说:最终我们只是想要了解大自然是如何运作的,其他方面的应用不见得一定会跟进。

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