破解螢火蟲發(fā)光之謎

螢火蟲的腹部就像是一個(gè)裝著生物發(fā)光素的黑箱。過去60年里，科學(xué)家一直知道這個(gè)“箱子”里的東西——氧、鈣、鎂及一種叫熒光素的天然化合物等，也知道從“箱子”里出來的是光子——表現(xiàn)為黃、綠、橙甚至藍(lán)光。但直到最近，造成螢火蟲發(fā)光的實(shí)際化學(xué)反應(yīng)是什么，卻還未破解。酶和蛋白質(zhì)能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成光，這是一個(gè)基本事實(shí)?？墒?，螢火蟲發(fā)光的生物化學(xué)過程究竟是怎樣的？

螢火蟲發(fā)光看似不可能。具體地說，前面提到的兩種基本成分——氧和熒光素——不可能以發(fā)光所需的方式相互反應(yīng)。但科學(xué)家進(jìn)行的最新實(shí)驗(yàn)表明，參與螢火蟲發(fā)光的氧來自于氧的一種特殊形式——超氧陰離子。它是一種包含一個(gè)多余電子的分子氧形式。這意味著，這個(gè)分子事實(shí)上能促成與熒光素之間的化學(xué)反應(yīng)，就像科學(xué)家推測的那樣。

科學(xué)家還推測，從浮游生物到深海魚類的整個(gè)自然界，這些超氧陰離子可能是生物發(fā)光的原因所在。繼續(xù)研究熒光素和生物發(fā)光十分必要，因?yàn)樗鼈冊卺t(yī)學(xué)上有潛在應(yīng)用?？茖W(xué)家2015年初運(yùn)用熒光素，成功探測到活鼠大腦中的特異酶。這一方法將可能成為洞察人類大腦的一扇窗戶。熒光素也已成功用于人類腫瘤成像和研發(fā)抗癌藥物。