包括加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所(Scripps)和英国南安普顿大学在内的一个国际研究团队的研究,揭开了美国西海岸非生物发光浮游生物种群的秘密。研究发现,生物发光所需要的两种化学物质—荧光素和荧光素酶—或者缺乏,或者不起作用。夜光虫是一种标志性的鞭毛藻,存在于世界各地的海洋中,早在几个世纪前就已发现了该物种的发光能力。然而,在过去的60年里,有报道称美国西海岸并没有出现生物发光现象,现在终于找到原因。
当化学荧光素与荧光素酶结合时产生生物荧光。在甲藻中,这个过程产生的能量以蓝绿色光的形式释放出来。当一个鞭毛藻细胞被捕食者抓住时,光线就会被触发,任何足够强的力量,比如与碎浪、涌浪等也会刺激光线的产生。Scipps海洋生物学家发现了一种有趣的现象,这种生物发光鞭毛藻并不是来自当地水域,每次从当地取样进行培养都不发光。通过开发检测鞭毛藻生物发光基因的方法,发现西海岸夜光虫不表达荧光素酶,这引发了一系列后续实验。研究人员发现,由于荧光素酶基因DNA序列的多重突变,非生物发光夜光虫不表达功能性荧光素酶,随后的化学实验证实这些夜光虫缺乏荧光素。缺少功能性荧光素酶或荧光素会使生物体不发光,因此生物发光系统基本上是关闭的。
在18世纪中期,夜光虫是第一个在早期显微镜下看到的发光的海洋微生物,具有重要的历史意义。它以其明亮的生物发光而闻名于世,被水手们观察了上亿年。夜光虫是一种贪婪的食肉动物,甚至在它的早期生活阶段就开始吞食它自己的捕食者,并且能够以非常快的速度生长。虽然它不产生毒素,但它是世界各地有害藻华的罪魁祸首。
(刘思青 编译)