介绍

你知道大多数海洋动物都有一个超级大国,我们没有?它被称为生物荧光,从“bios”,意思是生活在希腊,并在拉丁语“腔”,意思是光。生物发光是一些生物体的能力发出自己的光。生物发光这个词听起来类似于句话说,就像“磷光”(想想在黑暗中可以发光的玩具),或“荧光”(想想萤光笔标记),但它们是完全不同的现象(1]。主要的区别在于,生物发光不需要任何外界光的来源,如太阳或手电筒。生物荧光实际上是一个化学反应(更像是一个发光棒)。这个反应是在1887年首次描述法国生物学家拉斐尔杜布瓦。生物荧光反应需要两种化学物质,叫做荧光素(这就像电池使用),另一个称为荧光素酶酶。两个化学反应,有点缺氧,产生光。

为什么发光?

为什么动物把精力花在发光?发光的一个理由是,在海洋,阳光几乎穿透深度超过几百米。下面,天完全黑了。在夜间,即使海面一片昏暗,除了月光的微弱的光芒,所以光对动物是一个伟大的方式来沟通。但他们是谁沟通看到这些信号是谁?海洋生物、发光或在黑暗中寻找光明帮他们找到合作伙伴,甚至东西吃。例如,琵琶鱼利用其发光的诱惑吸引小猎物,无疑将在它的胃(图1一个)。当然,因为不想被吃掉猎物,他们可以利用生物荧光,但作为一个防御。可以使用许多不同的策略(2]。拍摄一团发光粘液是一种离开捕食者眼花几秒钟(图1 b)。事实上,想象你已经在一个黑暗的房间几分钟。如果有人在你的眼睛和一个手电筒,你会瞎了几秒钟,无法看到任何东西足够的时间对潜在的猎物逃跑。

一些鱼和鱿鱼用生物发光counter-illumination (图1 c)。通常情况下,如果这些动物游泳白天在表面,与太阳的轮廓可见食肉动物游泳。然而,一些鱼和鱿鱼可以产生光从腹部到扰乱轮廓和逃避潜在捕食者。一些鱿鱼和蠕虫所使用的另一个策略是分离他们身体的一部分作为牺牲发光目标(图1 d)。然后捕食者追逐的分离部分猎物逃跑,类似于一些爬行动物可以分离自己的尾巴逃离捕食者。最后,一些动物用灯来吸引帮助如果他们被追赶,这有时被称为“警报器”(图1 e)。缓慢或脆弱的动物可以有困难逃避捕食者,所以他们使用光来呼唤更大更邪恶的东西,可能要吃有机体骚扰脆弱的动物。

发光的海洋生物的多样性

发光生物体在陆地上并不常见,尽管也许你见过萤火虫发光在你的花园或在农村。然而,海洋中,他们发现无处不在。有一个广泛的多样性发光动物:鱼、鱿鱼、水母、珊瑚,不同种类的海洋蠕虫、栉水母门动物(发音“TEEN-o-fours,”栉水母),海星,甲壳类动物(例如,一些虾)。甚至陌生人之间的发光动物,海面生物看起来像长,凝胶状的管(图2一个)。它们发出不寻常的才华横溢,持续的光,更令人惊讶的是,他们在应对外部光线刺激(发冷光图2 b)。

大多数海洋生物荧光发射的动物看起来蓝色或绿色,这是颜色(或波长,在物理)旅行的最远的水下。已经观察到绿灯发射器主要发现在浅水环境,而blue-turquoise光发射器更频繁远洋生物,这意味着他们生活在开放水域(3]。然而,使用整个彩虹发光生物体。有些水母灯看起来紫色。海洋蠕虫命名Tomopteris(读作“toe-MOP-ter-iss”)发出黄色光明亮发光粒子的形式,一个非常罕见的颜色在深海排放。manbetxapp在线登录科学家们仍然不明白为什么Tomopteris产生黄灯。最后,一些鱼,叫海蛾鱼,甚至让红灯。在这个极端的波长,我们的眼睛可以勉强看到红灯,但我们的相机。红灯可能是用来寻找猎物,因为大多数海蛾鱼的猎物无法看到红灯。

发出的光从发光动物通常是非常短暂的,持久的< 1到12年代。光的模式非常多样化。短的闪光发出的亮光是桡足类,生物发光的云产生一些栉水母门动物,管(水母,形成长链的亲属),或毛颚类动物(通常称为箭头蠕虫)。另一个例子是海参,它看起来不非常漂亮在正常光。时,在黑暗中,但是其中一些发冷光,我们可以看到神奇,整个身体循环模式的光,就像烟火¹。当然最令人难以置信的是,有更多的发光模式隐藏在深海,没有人见过。

不仅仅是更大的海洋动物,使用光在这些微生物会也可以发光。鞭毛藻类(发音“dino-FLA-jel-lits”)通常负责生物荧光观察到海面。他们在晚上发光的痕迹有时会看到背后帆船或者如果你打扰水用手,在海滩上。甚至可以发光细菌。与更大的生物,生物荧光细菌是连续的光。海洋发光细菌到处都可以发现:自由在水中,浮游生物物质如粪便,或尸体,甚至在鱼内脏。这些细菌还可以与其他动物中发现的一种共生关系,生活在特定的发光器官某些鱼类和乌贼。像一个团队,团队的每一位成员都为有用的东西,更大的动物为细菌提供营养(食物),作为回报,使用细菌光吸引猎物。一个常见的例子是琵琶鱼。这条鱼,这生活很在海洋深处,有一个充满发光细菌发光吸引,像一个鱼竿。 The anglerfish and bacteria are living together in a symbiotic relationship. However, bioluminescence through共生并不常见,大多数生物是self-luminescent,使用专门的细胞叫什么发光器。

海洋生物发光有多普遍?

潜艇的研究人员报告说,在他们陷入深海,很多动物被车是闪闪发光的。然而,它仍然是非常困难的观察这些发光的动物在他们的环境中,几千米的海底表面。最近的分析估计,76%的远洋生物(那些生活在开放水域)有发光的能力4]。这意味着大多数的动物生活在表面和深海大电源。为底栖生物生物(那些生活接近海底),比例有点不是这些动物是生物发光的40% (图3)。这样的变化是与波长的光在这些环境中最明显。为什么会有这样的不同比例的发光的深海动物相比,底栖动物吗?一个主要的假设是生物发光是一种交流方式。与某人交流远,光在深海环境中非常有效。相反,对底栖动物,有很多障碍像岩石,裂缝,和洞穴,或水可以多云由于沉积物由洋流引起的。因此,使用光对底栖生物可能不太有效。光也可以少所必需的蜗牛,因为有许多隐藏的地方。

结论

生物发光是一个迷人的超级大国拥有的许多海洋生物生活在我们的海洋和频繁的电影或电视节目中所示。虽然科学家已经意识到这种能力及其机制几个世纪以来,我们仍远未了解生物荧光的一切。事实上,研究人员没有发现所有动物或细菌发光的原因。同时,创建了生物发光的化学反应,而理解对于一些动物而言,仍然是秘密对于许多其他动物,比如一些蠕虫和许多鱼。

科学家们继续研究生物发光是很重要的,因为这迷人的能力在许多动物有机体仍未定或知之甚少,虽然它有一个很大的重要性在黑暗的海洋。

术语表

生物荧光:↑由生物光的发射。

荧光素:↑化学作用与荧光素酶在生物荧光化学反应。

荧光素酶:↑一种酶参与到生物发光的化学反应。

远洋:↑有关开放水域的海洋,海洋底栖生物区域区分开来。

共生:↑交互或不同物种的生物生活关系密切,通常与一个或两个生物体好处。

发光器:↑发光器官出现在一些发光的动物。

底栖生物:↑有关海底或生物住在那里。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

---

脚注

1。↑https://www.nature.com/manbetxapp在线登录articles/d41586 - 018 - 06660 - 2

---

引用

[1]↑生物荧光的Web页面。网上:https://biolum.eemb.ucsb.edu/

[2]↑黑线鳕,s . H。风车式的,m。和案例,j . f . 2010。在海里生物发光。为基础。启3月科学。2:443 - 93。doi: 10.1146 / annurev -海洋- 120308 - 081028

[3]↑•韦德,e . a . 2010。海洋生物发光:起源的生物、化学和生态多样性。科学328:704-8。doi: 10.1126 / science.1174269

[4]↑马提尼酒,年代。黑线鳕,s . h . 2017。量化的生物荧光从表面到深海演示了其作为生态优势特征。科学。代表。7:45750。doi: 10.1038 / srep45750