夏天的夜晚，在溪水邊或草叢中，飛舞著一只只發(fā)出黃綠色光的螢火蟲。唐代詩(shī)人杜牧曾為它吟詠：“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢。天街夜色涼如水，臥看牽牛織女星?！比藗儼堰@種由生物體發(fā)出的光叫做生物光，又由于其發(fā)光過(guò)程不產(chǎn)生熱量，因此，也稱為冷光。

形形色色的生物光

夜間，人們有時(shí)發(fā)現(xiàn)一些枯樹(shù)、朽樁等能發(fā)光。這種奇異的現(xiàn)象，在民間曾出現(xiàn)過(guò)一些神奇的傳說(shuō)，但科學(xué)家們已經(jīng)揭露：并非鬼神，而是由生物體發(fā)光所引起。

11世紀(jì)時(shí)，沈括在《夢(mèng)溪筆談》“異事”篇中記述過(guò)：“予昔年在海州，曾夜煮鹽鴨卵，其間一卵燦然通明如玉，熒熒然屋中盡明。置之器中十余日，臭腐幾盡，愈明不已?！蔽闹羞€記述著：有一次，盧中甫天未亮就起床，發(fā)現(xiàn)“墻柱之下，有光熠然”。

據(jù)報(bào)導(dǎo)，我國(guó)江蘇丹徒縣有一棵枯朽的柳樹(shù)，夜間閃爍著淺藍(lán)色的光芒，即使狂風(fēng)暴雨也不能將其熄滅。經(jīng)研究證明，這是由一種名叫假蜜環(huán)菌的真菌所引起的。此菌具有發(fā)光的特性，因此又稱為“亮菌”。在四川、浙江、安徽、河北等地也發(fā)現(xiàn)過(guò)“亮菌”，主要寄生在蔬菜和水果上。

在國(guó)外，也曾發(fā)現(xiàn)過(guò)“神秘的發(fā)光肉”，在死魚身上常發(fā)出一種藍(lán)色或藍(lán)綠色的光。1668年，波意爾研究證明，這種現(xiàn)象是由于死魚身上寄生的一種發(fā)光真菌所引起的。他還用實(shí)驗(yàn)證明，這種真菌只有在空氣中才能發(fā)光。

在南美洲大巴哈馬島上，有個(gè)神秘的“火湖”。

夜晚，人們泛舟湖上，船槳會(huì)激起萬(wàn)點(diǎn)基火，船在五光十色的水面上游動(dòng)，就像在灑滿寶石的藍(lán)色地毯上滑行，躍出水面的魚兒也披著金星，真是火花飛舞，奇趣盎然。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些光是由海洋生物甲藻所產(chǎn)生的。

在新加坡還發(fā)現(xiàn)一種稀有的能發(fā)光的蝸牛，在南美洲及非洲一帶，有幾種蛆蟻也能發(fā)出綠幽幽的磷光，發(fā)光的蛆蟻在緬甸和我國(guó)都有。但它們究竟是以自身的發(fā)光物質(zhì)發(fā)光，還是由寄生其上的細(xì)菌發(fā)光，到目前為止，還沒(méi)有定論。

更為奇特的是，有些人的汗水和皮膚也會(huì)發(fā)光。據(jù)報(bào)導(dǎo)，在意大利曾發(fā)現(xiàn)過(guò)兩名婦女的身體也能發(fā)光。

生物體為什么能發(fā)光

生物體發(fā)光的奧秘，正逐漸被人們認(rèn)識(shí)。過(guò)去有許多人以為生物體發(fā)光是磷在起作用，其實(shí)大多數(shù)生物光不是磷所引起的。

1887年，法國(guó)生理學(xué)家杜博伊斯用鑿石蛤（鉆孔軟體動(dòng)物，又稱指蛤）為材料，進(jìn)行了生物發(fā)光的研究。他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：鑿石蛤的冷水提取液可連續(xù)發(fā)光幾分鐘，當(dāng)發(fā)光停止后，再加入新的鑿石蛤冷水提取液，又能恢復(fù)發(fā)光現(xiàn)象。他還進(jìn)一步證明：在熱水提取液中的熒光素酶失去活性，而熒光素仍有活性；在冷水提取液中的熒光素酶則未被破壞。

哈維繼續(xù)了生物發(fā)光的研究，在實(shí)驗(yàn)中證明生物發(fā)光過(guò)程是酶的催化過(guò)程。他在一次考察中發(fā)現(xiàn)，日本有一種甲殼動(dòng)物，名叫海螢，可作為熒光素和熒光素酶的來(lái)源，而且只有海螢存在時(shí)才能發(fā)光。他將少量的海螢粉末放在手掌上，加水浸濕，所發(fā)出的光亮能使人在黑夜里看清地圖。人們對(duì)螢火蟲的發(fā)光研究較多。螢火蟲的發(fā)光器位于腹部，雄螢火蟲只有尾部最后一節(jié)兩個(gè)小點(diǎn)能發(fā)光，而雌螢火蟲的發(fā)光器是在腹部最后三節(jié)，前兩節(jié)的發(fā)光部分在腹面，構(gòu)成闊帶形，第三節(jié)的發(fā)光部分像兩個(gè)小點(diǎn)子。螢火蟲發(fā)光器的結(jié)構(gòu)是：由透明的表皮在發(fā)光細(xì)胞層上面形成小窗口，在發(fā)光層下面則是由反光細(xì)胞組成反光層。發(fā)光層內(nèi)有幾千個(gè)發(fā)光細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)含有發(fā)光物質(zhì)——熒光素。

螢火蟲具有一個(gè)復(fù)雜的發(fā)光系統(tǒng)，包括熒光素、熒光素酶、氧和鎂離子。當(dāng)把所有這些物質(zhì)混合在一只試管中時(shí)，就會(huì)發(fā)出光來(lái)，而缺少其中任何一種物質(zhì)，都不會(huì)產(chǎn)生光。熒光素和熒光素酶都是分子量不大的結(jié)晶蛋白質(zhì)。熒光素耐熱，易被沿著呼吸系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)光細(xì)胞的氧所氧化，從而發(fā)出熒光。當(dāng)螢火蟲吸入空氣量多，氧化反應(yīng)進(jìn)行得劇烈時(shí)，光較亮；當(dāng)通氣緩慢，氧化反應(yīng)減弱時(shí)，光變暗，甚至停止。熒光素酶則不耐熱，當(dāng)鎂離子存在時(shí)，能對(duì)氧化反應(yīng)起催化作用。又由于色素細(xì)胞在不斷地集合和分散，蓋膜不斷地啟開(kāi)和閉合，即出現(xiàn)熒光時(shí)明時(shí)暗的現(xiàn)象。

熒光素不斷地被氧化，生成氧化熒光素而發(fā)光，氧化熒光素又在腺昔三磷酸提供能量的條件下，還原為熒光素。就這樣周而復(fù)始。

螢火蟲發(fā)出的光強(qiáng)度較高，37只火蝦螢即可發(fā)出1燭光的亮度。而夜光藻則在每升海水含200只時(shí)，才能發(fā)出微弱的光，當(dāng)每升海水中夜光藻數(shù)量增加到1000—2000只時(shí)，海水在魚游、行船或風(fēng)吹等因素的作用下，方可產(chǎn)生出較強(qiáng)的熒光波。

細(xì)菌發(fā)出的光也是非常微弱的，有時(shí)在顯微鏡下也很難觀察出來(lái)。據(jù)測(cè)定，約50億個(gè)發(fā)光細(xì)菌所發(fā)出的光聚集起來(lái)，才相當(dāng)于1燭光的亮度。

由此可見(jiàn)，生物體發(fā)出冷光同霓虹燈等發(fā)出冷光的機(jī)制不同。它是由活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)所引起的。

探索新的光源

1878年，愛(ài)迪生創(chuàng)造第一盞白熾燈，標(biāo)志著電光源應(yīng)用的開(kāi)始。這是一個(gè)偉大的成就，但電光源存在著溫度高、光效低的缺點(diǎn)（只有10%的電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽?。?世紀(jì)40年代，人們由螢火蟲發(fā)光受到啟示，發(fā)明了日光燈，它的溫度較低，光線柔和，光效較高（比白熾燈高4倍），使用壽命長(zhǎng)（為白熾燈的7-10倍），此為第二代光源。第三代新光源是高壓鈉燈，它光效高，透霧性強(qiáng)，光色較好，其亮度是日光燈的2-2.5倍，較日光燈節(jié)電60%。但是，無(wú)論日光燈或鈉燈，與螢火蟲發(fā)出的光比較，都相形見(jiàn)絀了。螢火蟲的光有下列優(yōu)點(diǎn)：一是發(fā)光過(guò)程不產(chǎn)生輻射熱，為冷光；二是發(fā)光效率高，能直接將100%的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?；三是發(fā)光強(qiáng)度較高；四是光線柔和，適宜于人的眼睛。因此，對(duì)于這種光的研究，正越來(lái)越受到人們的重視。

早在我國(guó)晉朝，即有“囊螢讀書”的故事?！豆沤衩卦贰芬粫幸灿涊d著我國(guó)漁民利用熒光捕魚的事例。漁民把發(fā)光細(xì)菌涂在釣餌上，誘魚上鉤。另一方法是將羊膀胱吹脹，裝入百余只螢火蟲，放入深水中，引誘魚蝦，聚而捕之。

1900年，在巴黎國(guó)際博覽會(huì)的“光學(xué)之宮”里，沒(méi)有一盞電燈，卻格外明亮。原來(lái)人們用一個(gè)容積為25升的玻璃瓶，培養(yǎng)從死烏賊身上取下來(lái)的發(fā)光細(xì)菌，這些發(fā)光細(xì)菌發(fā)出的光像皎潔的月光一樣，照亮了整個(gè)展覽廳。

在第二次世界大戰(zhàn)期間，日本人從一種發(fā)光的海生甲殼動(dòng)物體內(nèi)提取發(fā)光物質(zhì)的干粉末。這種粉末只要與水接觸，便可產(chǎn)生瞬息的生物光。當(dāng)時(shí)就用這種光源作為閃光燈。

近幾年來(lái)，對(duì)生物光的研究工作又取得了新的進(jìn)展。一方面從螢火蟲等生物體的發(fā)光器中分離出了純熒光素和熒光素酶等，另一方面又用化學(xué)方法合成了熒光素等物質(zhì)。如今由熒光素、熒光素酶和腺苷三磷酸等混合而制成的冷光源，已開(kāi)始在含有易爆性瓦斯的礦井中充作照明燈，在彈藥庫(kù)中用作指示燈，或?yàn)椤巴苋恕碧峁┧掳l(fā)光燈。由于沒(méi)有電源，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，因而，可在這類光源的照明下，從事清除磁性水雷的工作。我國(guó)紡織工業(yè)部門還生產(chǎn)出夜光花布。

赫勞特等人經(jīng)過(guò)近十年的努力，終于研制成一種人造生物光源，現(xiàn)已作為商品投入國(guó)際市場(chǎng)。這種人造生物光源由四種化學(xué)物質(zhì)配制而成，即雙草酸酞熒光劑、過(guò)氧化氫和催化劑。其發(fā)光反應(yīng)機(jī)制為：雙草酸酯被過(guò)氧化氫氧化，釋放出能量，此能量傳給熒光劑，使它產(chǎn)生熒光。催化劑可加速反應(yīng)的過(guò)程，使發(fā)光強(qiáng)度增高。

近年來(lái)生物光源還逐步應(yīng)用于槍炮瞄準(zhǔn)器、夜間作戰(zhàn)地圖、船只和飛機(jī)的羅盤及各種儀表、野外用的指南針、夜光表等。由此可見(jiàn)，生物光對(duì)于國(guó)防、漁業(yè)、日常生活和科學(xué)研究都有重要意義。