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        昆蟲博物館 > 千奇百怪說甲蟲 > 星光燦爛的螢火蟲


        發光機制及其應用

          
          螢火蟲的發光器官,雌蟲生長在腹部末端三節,從外表看只是一層銀灰色的透明薄膜,這就是螢光色素。如果把這層薄膜揭開在放大鏡下觀察,便可見到數以千計的發光細胞,再下面是反光層,在發光細胞周圍密布著小氣管和密密麻麻的纖細神經分支。發光細胞中的主要物質是熒光素和熒光酶。當螢火蟲開始活動時,呼吸加快,體內吸進大量氧氣,氧氣通過小氣管進入發光細胞,熒光素在細胞內與起著催化劑作用的熒光酶互相作用時,熒光素就會活化,產生生物氧化反應,導致螢火蟲的腹下發出碧瑩瑩的光亮來。又由于螢火蟲不同的呼吸節律,便形成時明時暗的“閃光信號”。人們經過研究,把其發光的過程,列一簡單的公式:

                  熒光酶作用
          熒光素 + 氧氣 ─────→ 發出熒光

          螢火蟲體內的熒光素并不是用之不竭的,那幺它們不斷地多次發光,能量又是從何而來的呢?原來能量來自三磷酸腺苷(簡稱ATP),它是一切生物體內供應能源的物質。螢火蟲體內有了這種能源,不但能不間斷地發光,而且亮度也較強。只有發光結構還不能發光,還要有腦神經系統調節支配。如果做個實驗,將螢火蟲的頭部切除,發光的機制也就失去作用。雌蟲因腹部倒數第2、3節整節都能發光,看起來似為寬帶狀,而末節只形成點狀發光,它在體節兩側,從背面也能看見。雄蟲只有腹部末節可以發光,與雌蟲腹部末節相同,也呈兩個點狀光。

           卵、幼蟲、蛹都可發光。卵在剛產下時是不能發光的,只是臨近孵化時,從卵殼外可見2個光點。有實驗證明它是幼蟲在卵殼內活動所致,因此,實際是已形成的幼蟲發的光。幼蟲腹部末端倒數第2節可見發光器,但僅能發兩個光點,它從背面可見;4-5天后,蛹的腹部末端兩側各有一個可見光斑,但蛹都在泥沙做的繭室中,所以其發光并不可見。

           螢火蟲發光的效率非常高,幾乎能將化學能全部轉化為可見光,為現代電光源效率的幾倍到幾十倍。由于光源來自體內的化學物質,因此,螢火蟲發出來的光雖亮但沒有熱量,也不產生磁場,人們稱這種光為“冷光”。由于螢火蟲的光不帶輻射熱,物理學家們認為這是非常理想的燈光,因一般東西發光時,同時也要發熱,如點著了的蠟燭。又如電燈開-亮后燈泡也熱得發燙。然而人們并不需要燈光發熱,假使能創造出像螢火蟲一樣不發熱的光來那將是很理想的。三十多年前,人們模擬了螢火蟲發光的原理創造出一種日光燈(螢光燈)來,基-本上達到了這種要求。

          隨著科學的發展,螢光的應用也越來越廣泛。利用螢光檢查食物中細菌的含量,在含有易爆性瓦斯的礦井中用螢光燈照明,在彈藥庫中的指示燈、水下作業的發光燈,無不用的是螢光。美國的生物化學家根據螢火蟲的發光原理和機制,提出了電子轉移反應原理,它可以解釋腐蝕現象、光合作用等,特別是激光器的開發利用,因此榮獲1992年諾貝爾化學獎。

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        被粗大噗嗤噗嗤进出灌满

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