生物光源撲朔迷離

歐陽軍

發(fā)光的“海怪”

蒲松齡《聊齋志異》中的《夜明》一文記述了一個(gè)清朝商人的奇遇：漆黑的夜晚，帆船在南海破浪前進(jìn)，忽然一道亮光射進(jìn)艙里。商人起來一看，只見一個(gè)巨大的怪物在海里發(fā)光，半身露出水面，猶如一座小山，眼睛好似兩個(gè)初升的太陽，光芒四射……

其實(shí)，商人所看到的并不是怪物，而是一種“海火”。每當(dāng)溫暖季節(jié)夜幕降臨后，夜航的人們常常可以看到海水上層閃耀著光芒，漁民們把這種現(xiàn)象叫作“海火”。海火主要是由浮游生物發(fā)光所引起的。

海里的發(fā)光生物種類繁多。細(xì)菌、甲藻、夜光蟲、放射蟲、火體蟲、磷蝦、烏賊、章魚等等，都能發(fā)光。在加利福尼亞灣北部，海水中夜光蟲的數(shù)量極多，白天可把整個(gè)海水染成粉紅色或磚紅色，以至古代的人們把這一海域稱作“朱砂海”。

除夜光蟲外，有些細(xì)菌也能發(fā)光，發(fā)光細(xì)菌在發(fā)光生物中占著極為重要的位置。目前已知的發(fā)光細(xì)菌有10種，它們與其他發(fā)光生物不同，不需要任何刺激就能發(fā)出連續(xù)的“彌漫光”。

有趣的是，各類發(fā)光細(xì)菌對環(huán)境的鹽度、溫度和酸堿度都有一定要求。有的需要在含海鹽約0.05%的環(huán)境中才開始發(fā)光，有些則能夠在完全不含海鹽的水中微弱地發(fā)光。當(dāng)鹽度增加到普通海水的1倍以上或者減少到1/10時(shí)，海洋發(fā)光細(xì)菌就會(huì)停止發(fā)光或死亡。

20世紀(jì)60年代，一位名叫戴維·弗里特曼的海洋生物學(xué)家在紅海首次發(fā)現(xiàn)了一種十分奇特的閃光魚——光臉鯛，它的身體只有7～10厘米長。

這種小魚生活在紅海和印度洋中不到10米深處的水域，發(fā)出的光十分明亮，潛水員常常把它們捉住后放在透明的塑料袋中，作為水中照明之用。海洋生物學(xué)家認(rèn)為，到目前為止，光臉鯛的發(fā)光亮度是所有發(fā)光動(dòng)物（包括陸生動(dòng)物和海洋生物）中最亮的，因此它們有“壯觀的夜魚”之稱。

尤其令人感興趣的是，光臉鯛的眼睛下緣不僅有一個(gè)很大的新月形發(fā)光器官，而且還具有一層暗色的皮膜附著在它的發(fā)光器官的下面。皮膜一會(huì)兒上翻，一會(huì)兒下拉，好似電燈開關(guān)一樣，一亮一熄，這種奇妙的閃光現(xiàn)象在魚類中十分罕見。

白天，光臉鯛隱匿在洞穴或珊瑚礁中，僅在沒有月光的夜晚才冒險(xiǎn)出來，常常幾十條一起活動(dòng)，多時(shí)可達(dá)200多條。當(dāng)它們拉下皮膜時(shí)，群魚的發(fā)光器官好似無數(shù)明亮的星星，組成了一個(gè)巨大的火球。如果受到威脅或襲擊時(shí)，它們就會(huì)巧妙地拉上皮膜，頓時(shí)漆黑一團(tuán)，什么也看不見了。

深海里的生物大多有發(fā)達(dá)的發(fā)光器官。據(jù)動(dòng)物學(xué)家們估計(jì)：40%以上的深海魚類都具有發(fā)光器官；能發(fā)光的烏賊有28種，占已知烏賊種類總數(shù)的20%；能發(fā)光的槍烏賊更多，有100多種，占槍烏賊種類總數(shù)的60%；能發(fā)光的章魚到目前為止只知道3種。無數(shù)的發(fā)光生物星羅棋布，在海洋里閃爍著光輝，猶如夜幕中倒映在大海深處的節(jié)日焰火。

魚類的發(fā)光器官多排列在身體的兩側(cè)，在黑暗中看去，全體每側(cè)有一條淡藍(lán)色的光線，在快速游動(dòng)時(shí)很像一只小型客機(jī)在海洋世界飛行。鯊魚具有一對綠色的“眼睛”，它們的發(fā)光器官位于眼睛的周圍，當(dāng)它向你游來時(shí)，猶如在夜間遇上了打開頭燈的汽車。一些深海的安康魚，雙眼在黑暗的生活環(huán)境里已退化得看不見東西，但它們頭頂上長著一根發(fā)達(dá)的釣魚桿狀的背鰭，末端垂掛著一個(gè)小燈籠似的發(fā)光器官。這盞小燈散發(fā)著檸檬黃的光芒，使貪婪的深海動(dòng)物誤認(rèn)為是可食的小魚，當(dāng)它猛撲上去的時(shí)候，卻落入這位“姜太公”之口。有的安康魚的口下還長有樹枝狀的“胡須”，每根胡須上都有極為敏銳的觸角，它的作用就像盲人手杖一樣，用來探測環(huán)境，搜捕食物。

烏賊發(fā)光的“小燈”，可以說是世界上最經(jīng)濟(jì)的小燈泡，毋需充電，可亮數(shù)年之久。因?yàn)樗陌l(fā)光燃料——發(fā)光細(xì)菌的增長要快于其消耗的速度。

生活在日本沿海和千島群島海域的耳烏賊，個(gè)子同大拇指一般，以小蝦為食。它在夜間發(fā)光，光環(huán)縈繞著它那小小的身體，在幽暗的大海上滑翔，猶如天上的繁星。耳烏賊的墨囊上有一個(gè)很大的雙耳狀囊（耳烏賊由此得名），把墨囊全部蓋住，囊內(nèi)充滿著發(fā)光細(xì)菌的黏液。發(fā)光細(xì)菌囊由玻璃狀小管與海水相通，新生的小烏賊直接從大自然中獲得自己“小燈”所需要的燃料。

據(jù)科學(xué)家推測，耳烏賊發(fā)光器官上的小管不僅可用于吸收發(fā)光細(xì)菌，更重要的是，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，可將含有發(fā)光細(xì)菌的黏液噴出體外，在自身周圍立刻升起一堆焰火，使來犯者眼花繚亂，它便趁機(jī)溜之大吉。

在1990年的巴黎世界博覽會(huì)上，光學(xué)館有一間與眾不同的陳列室，室內(nèi)格外明凈，它的“燈光”不耗費(fèi)電力，而是來自玻璃瓶中的發(fā)光細(xì)菌。

用發(fā)光細(xì)菌制成的細(xì)菌燈發(fā)出來的是“冷光”，所以用處很大。可以在火藥庫或在燈火管制期間作指示燈；用發(fā)光細(xì)菌研究植物的光合作用，可測定葉綠體釋放的氧氣量；用發(fā)光細(xì)菌還可檢測超微時(shí)氧氣的存在和環(huán)境污染。

近年來，人們進(jìn)一步研究了螢火蟲發(fā)光的原理，不僅從它的發(fā)光器官中分離出螢火素和螢火酶，而且還用人工方法合成了由螢光素、螢光酶和ATP等制成的生物光源。

生物光不含紅外線（熱線），只有光沒有熱，是一種理想的照明用冷光。電燈只能將電能的很少一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓溆啻蟛糠侄家约t外線形式變成熱能浪費(fèi)掉了，而且紅外線還對人的眼睛有害。

生物光源在礦井中可當(dāng)閃光燈，在水底可作水下發(fā)光燈，在醫(yī)療上可用作檢測尿道感染和手術(shù)室安全照明，在軍事作戰(zhàn)的前方可作瀏覽文件、查看地圖的燈源，且不易被敵人發(fā)現(xiàn)。看來，大規(guī)模地應(yīng)用冷光的日子為期不遠(yuǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物光源將會(huì)起到電燈或其他別的光源替代不了的作用。