发光虫的作用:缺氧下的神秘生物
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发光是动物在黑暗中发光的普遍特征,而在这种光现象背后隐藏着生物学上丰富的知识。生物学将光分为自体发光和受激发光两种,而大部分生物仅具有前者。然而在深海的些特殊环境中,受激发光的地位日益显现。生物学家对种深海圆筒形发光的浮游生物——缺氧发光虫的研究,为受激发光在生物科学上的地位的提升做出了重要贡献。
在人类已知的生物中,能在黑暗中发光的生物有几种。人们曾以为这些生物发光的本领仅靠自身所含的荧光素和荧光素酶就能完成,其实不然。在深海中就生活着种叫做缺氧发光虫的生物,它能在没有空气的深海发出美丽的光芒,靠的就是它那奇特的发光器。
缺氧发光虫的发光器由许多细胞组成,这些细胞中含有荧光酶和少量的荧光素。发光器中还常有气泡,这使它们看起来更亮。在缺氧的环境下,它们通过荧光素酶的作用将ATP(腺苷酸)中的能量转移并储存在荧光素中,荧光素在细胞内释放出荧光素氧自由基,然后再与水反应,发出蓝绿色的荧光。
缺氧发光虫的特殊本领使它成为深海探险的“向导”。在漆黑的深海里,由于它的指引作用,潜水员很少发生迷航的情况。有趣的是,这些小生物发出的光在黑暗中并不耀眼,反而给人温暖安逸的感觉,所以也有人把它称之为“深海灯”。
在南半球的寒冷海域中,有种叫做“闪光蝙蝠”的生物,它们能发出红色的光。与缺氧发光虫不同的是,这种小生物常常不是单独行动的,而是群体性的。群闪光蝙蝠在起时发出的光远远超过了单个生物发出的光。如果潜水员在海上遇到闪光蝙蝠,即使周围是漆黑片,也绝对不会迷失方向了。
不过随着人类对生物认识的加深,目前深海中那些由众多小生物发出的红光不再被视为神秘之光。原来在这奇特的光现象背后还隐藏着生物学上丰富的知识。近年来生物学对种叫做“细粒棘球藻”的蓝细菌的研究就证明了这点。
蓝细菌是种普遍生活在极端环境中的微生物。由于它们对环境的适应能力极强,因而成了人类在生物工程上提取氢和氧的重要材料。而将蓝细菌用于深海照明则是种大胆而有趣的设想。
科学家发现蓝细菌中的种特殊细胞在受到外界刺激时能发出比其他蓝细菌细胞强得多的红光。这种细胞叫做光合好菌球,它是由许多细胞聚集而成的群体。当科学家们把这种细胞放入特殊培养液中加以培养时,它就会迅速地形成发光的球状细胞群体。这些群体在受到刺激时能发出明亮的红光,就像深海中的缺氧发光虫样。
如果利用这种细菌研制成种特殊的灯,安装在潜水艇上,那么潜水艇在漆黑的海洋深处就能看清前方的事物了。同时这种灯对人体的眼睛还不会产生任何危害。这种灯的另个优点是它不需要任何燃料,而是利用特殊的化学反应来产生光亮。这点与目前使用的电灯不同,它为这种灯的广泛应用开辟了广阔的前景。
此外科学家们还发现许多其他微生物也能发出荧光。例如有种叫做“紫色非硫光合好氧菌”的微生物在受到外界刺激时能发出强烈的黄绿色荧光;而另种叫做“绿浓好氧菌”的微生物发出的光则是种柔和的绿光;还有种叫做“白色食酸菌”的微生物在酸性条件下能发出蓝色的荧光等等。这些发现使人们认识到微生物世界中荧光现象的丰富多彩。
总之随着生物学的发展和人们对微生物研究的不断深入,有关发光现象中奥秘的不断揭示会使人们在应用发光微生物的过程中探索更多的科学领域,为人类的科学事业和文明做出更多贡献。同时些因奥秘而被淘汰的新领域和新理论也有助于帮助人类更深入地认识这个美好的世界,实现可持续发展和提高生命的质量和内涵等等目标的实现打下良好的基础和贡献自己的力量!