于沙滩上坠落的繁星-生物发光现象
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前言
从广为人知的萤火虫，到深海中的𩽾𩾌鱼，再到静谧的夜光藻，之于沙滩之上宛如繁星落入海中，生物发光现象其实就在你我的身边。
毫无疑问，生物发光是自然界中一种惊人而又美丽的现象。它为人类打开了一道对生物功能崭新的大门，至今仍被研究者们怀着敬畏与好奇之心观察。
对生物发光现象的研究最早可以回到1667年，波以耳(Boyle英国化学家，近代化学的奠基人)的研究发现了生物发光对氧气的需求：
当时波以耳发现，拥有生物发光能力的鱼和由于细菌和真菌感染的木材发出的光需要氧气。他利用真空泵观察到：
‘一块闪光的木头……发出明亮的光。这显然减少了……吸到第七次的时候，空气被抽得越来越多，光线也越来越暗……因此，我们让外面的空气进来，很高兴地看到那似乎已耗尽的光恢复得那么快，那么完美，在我们看来，简直像一道直劈到19世纪的小小闪电。’
此外，到了19世纪，基于波以耳对其他生物发光系统的研究表明了两种成分的存在：荧光素和荧光素酶-这两种成分对所有生物发光反应而言都是必不可少的。
简单来说，生物发光，这一化学反应可以这样来表示：荧光素和氧气在荧光素酶的催化下生成氧化荧光素，同时发出光亮。
为什么生物会发光？
无论我们能多好地解释生物发光的原理，但对生物发光现象的存在的回答仍然需要很多的思考。
生物发光似乎不会提供任何普遍的进化优势。像萤火虫这样发光的物种，作为昆虫，并不比那些使用不同的机制(不依赖发光)来引起同样的生物反应(例如，通过荷尔蒙或颜色信号来吸引同伴交配)的物种更成功。
有人提出，发光是偶然产生的，可能是由于作为主要或次要代谢途径的一部分的底物氧化。作为这种氧化的结果，一个包含有机过氧化物和高荧光分子(可能是氧化还原辅助因子，如细菌系统中的FMN)的系统产生了，能够进行进一步反应产生光。
这种情况类似于偶然发现的一些化学发光化合物，只是因为它们在碱中溶解，然后与氧反应。
不管生物发光的起源是否属于这类偶然事件，很明显，许多物种已经通过多种方式适应了这种现象。
几个有趣的小知识
发光生物种类的巨大多样性事实上是令人瞩目的。虽然发光生物的数量与已知种的总数相比是少之又少。 但含有至少一种发光种的门或纲的比例却惊人的大：
在25个门中，就有13个门中有可以进行生物发光的物种，而在这些门中，又有25个包含发光生物的纲。例如菌门中的细菌，真菌原生动物。
这样看来发光现象似乎没有沿着任何进化路线发展，而是在整个门中偶尔出现。比如说一个属中的物种可能是会发光的，但一个非常接近的物种却没有发光现象。
在另一些情况下，物种的幼鱼有发光的能力，但是成年后却失去了这一种能力。只有在虾、鱼和鱿鱼这些拥有复杂发光器官(光体)的动物中，才能看到复杂性不断增加的趋势。
交叉反应
有趣的是，交叉反应会出现在不同物种的发光反应中：一个物种的荧光素可以和另一个物种的荧光素酶发生反应，从而发光。
这一现象主要出现在关系相近的物种中。但是却有一个例外：杓兰（Cypridina一种甲壳类动物）和一种副单鳍鱼(Parapriacanthus)。
如果不会发光的副单鳍鱼被喂含有荧光素的杓兰，他们会变得完全拥有荧光反应能力。
上图为杓兰
副单鳍鱼
腔肠类荧光素与发光乌贼Watasenia和十足虾Oplophorus也存在类似的关系。
研究的障碍
对生物发光感兴趣的现代实验家遇到的问题之一是很难获得所需的大量标本。现在，由于更详细和详尽的检查是必要的，可能需要数以万计的生物产生几毫克高纯度的荧光素。
而这些荧光素往往很难获得，例如，在月圆后的几天里，海生蠕虫齿根虫只会大量出现30分钟左右，这时就需要有大量配备手网的人员来采集。此外，这些荧光素经常出现在众多污染物中，而研究人员很难从中提取样本。
最后，希望日后的科技能对对荧光生物研究的困扰有所帮助。
Citation
Neary, A. P., and C. S. J. Walpole. “Bioluminescence-Chemical Light.” Science Progress (1933- ), vol. 70, no. 2 (278), Temporary Publisher, 1986, pp. 145–69.
于沙滩上坠落的繁星-生物发光现象
