科學網—科學家發現首個螢光蛙類

2020-12-01 科學網
科學家發現首個螢光蛙類
其螢光分子揭示了一種新的發光模式

 

圓點樹蛙   圖片來源:《自然》

本報訊 在正常光線照射下,南美洲圓點樹蛙會像調色板一樣顯現出柔和的綠色、黃色和紅色。然而一旦調暗光線並打開紫外線光照後,這種小型兩棲動物便會發出明亮的藍色和綠色光澤。

這種吸收短波長光線並在較長波長上再次發射的能力被稱為螢光性,其在陸生動物中非常罕見。迄今為止,在兩棲動物中更是聞所未聞。

研究人員同時報告說,圓點樹蛙使用的螢光分子與在其他動物中發現的分子完全不一樣。他們在3月13日出版的美國《國家科學院院刊》上報告了這一研究成果。

由於螢光需要吸收光線,因此它不會發生在完全黑暗的環境中。這也使得螢光不同於生物發光,後者指生物體發出它們自己的光線,而這些光線通常是由化學反應產生的。

許多海洋生物都會發出螢光,包括珊瑚、一些魚類、鯊魚和一種海龜(玳瑁龜)。而在陸地上,人們之前只知道鸚鵡和一些蠍子會發出螢光。科學家目前還不清楚動物為什麼有這種能力,儘管相關的解釋包括通訊、偽裝和吸引伴侶。

研究人員最初以為他們或許能夠在這種樹蛙中找到紅色的螢光,因為它們體內含有一種名為膽綠素的色素。通常情況下,膽綠素使兩棲動物的組織和骨骼呈現出綠色。然而阿根廷布宜諾斯艾利斯大學爬行動物學家Carlos Taboada指出,在一些昆蟲中,膽綠素與蛋白質結合後會發出淡紅色的螢光。但在圓點樹蛙體內,膽綠素變成了一種紅色的色素。

當Taboada和他的同事用一種UVA(長波紫外線)手電筒(或黑色光)照射在阿根廷聖塔菲附近捕獲的圓點樹蛙時,他們驚訝地發現這種兩棲動物發出了一種強烈的藍綠色光芒而不是淡紅色。這項研究的聯合作者、布宜諾斯艾利斯大學爬行動物學家Julian Faivovich表示:「我們幾乎不敢相信。」

研究人員發現,圓點樹蛙淋巴組織、皮膚和腺體分泌的3種分子——hyloin-L1、hyloin-L2和hyloin-G1是產生綠色螢光的原因。這些分子含有一種環狀結構和一種碳氫化合物鏈,並且在動物的已知螢光分子中是獨一無二的。這項研究的聯合作者、巴西聖保羅大學化學家Norberto Peporine Lopes說,跟它最接近的分子發現於植物中。

這種新描述的螢光分子能夠釋放驚人數量的螢光,並且可在滿月的條件下提供約18%的可見光——這足以讓近緣種的蛙類看到。

由於對圓點樹蛙的視覺系統或光感受器並沒有什麼了解,因此Taboada計劃對此展開研究,從而確定這種樹蛙是否能夠看到自己的螢光。

美國紐約城市大學巴魯克學院海洋生物學家David Gruber表示:「我認為這項發現令人興奮。」Gruber和同事於2015年在玳瑁海龜中發現了螢光現象。他說,「它提出的問題比給出的答案還多」,包括這種螢光的生態和行為功能。

Faivovich打算在其他250種樹蛙中尋找螢光現象,這些樹蛙與圓點樹蛙一樣,都生有透明的皮膚。Faivovich希望他並不是唯一想要這樣做的人——「我真的希望其他同事也會對這種現象非常感興趣,他們也會開始在野外攜帶一個UV(紫外線)手電筒。」他說。(趙熙熙)

《中國科學報》 (2017-03-15 第2版 國際)

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