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眾所周知，「螢囊映雪」形容的是刻苦讀書的樣子。它的典故來源於車胤用口袋裝螢火蟲來照書本，孫康利用雪的反光勤奮苦學的故事。但是，你有多久沒見過螢火蟲了？發表在《生物科學》雜誌上的一項新調查發現，人類正在把螢火蟲置於全球滅絕的危險之中。所以，是時候帶你孩子去看看這些迷人的螢火蟲了。他可能想知道這些迷人的螢火蟲是如何發光的？
生物發光的螢火蟲
螢火蟲產生光的方式與螢光棒的工作原理類似，都是由化學反應產生的。當生物體內發生一種產生光的化學反應時，科學家稱之為生物發光。大多數生物發光生物生活在海洋環境中，但螢火蟲是能夠產生光的陸地生物之一。
如果你仔細觀察一隻成年螢火蟲，你會發現它腹部的最後兩到三個部分與其他部分不同。這些部分組成了發光器官，這是一種高效的結構，在不損失熱能的情況下發光。如果你曾經在白熾燈點亮幾分鐘後碰過它，你就知道它很熱。如果螢火蟲的發光器官釋放出類似的熱量，它就會被自己烤熟。
螢光素酶使它們發光
在螢火蟲中，使它們發光的化學反應依賴於一種叫螢光素酶的酶。螢火蟲的生物發光需要光器中存在鈣、三磷酸腺苷、化學螢光素和螢光素酶。當氧氣被引入到這種化學成分的混合物中時，它會引發一種產生光的反應。
科學家最近發現，一氧化氮在讓氧氣進入螢火蟲的光器官並引發反應方面起著關鍵作用。在沒有一氧化氮的情況下，氧分子與光器官細胞表面的線粒體結合，不能進入器官引發反應，所以不能產生光。當一氧化氮存在時，它與線粒體結合，讓氧進入器官，與其他化學物質結合，產生光。
除了作為吸引配偶的物種標記，這種生物發光也向螢火蟲的捕食者(如蝙蝠)發出信號，表明它們將嘗到苦味。在《科學進展》雜誌2018年8月刊上發表的一項研究中，研究人員發現，當螢火蟲發光時，蝙蝠吃的螢火蟲更少。
螢火蟲閃光方式的變化
發光的螢火蟲以其特有的圖案和顏色發光，這些閃光圖案可以用來識別它們。學習識別你所在地區的螢火蟲種類需要了解它們閃光的長度、數量和節奏、閃光之間的時間間隔、它們產生的光的顏色、它們喜歡的飛行模式以及它們通常閃光的夜晚時間。
在化學反應過程中，螢火蟲的閃光模式是由ATP的釋放來控制的。產生的光的顏色可能受到ph值的影響。螢火蟲的閃光速度也會隨著溫度的變化而變化。溫度越低，閃速越慢。
即使你非常了解你所在地區螢火蟲的閃光模式，你也需要注意那些試圖愚弄同伴螢火蟲的模仿者。雌性螢火蟲以模仿其他物種的閃光模式而聞名，它們利用這個技巧來吸引不知情的雄性靠近自己，這樣它們就能輕而易舉地吃到一頓飯。雄性螢火蟲也不甘示弱，它們也會模仿其他物種的閃光模式。
螢光素酶在生物研究中的應用
螢光素酶是一種有價值的生物研究酶，特別是作為基因表達的標記。當螢光素酶被標記時，研究人員可以看到基因的作用或者細菌的存在。螢光素酶已被廣泛用於幫助識別食品中的細菌汙染。
由於螢光素酶作為研究工具的價值，它在實驗室的需求量很大，而活螢火蟲的商業收穫對一些地區的螢火蟲種群產生了負面影響。然而，科學家們在1985年成功克隆了一種螢火蟲的螢光素酶基因，使合成螢光素酶得以大規模生產。
不幸的是，一些化學公司仍然從螢火蟲中提取螢光素酶。2008年，人們急於利用一家公司對螢火蟲的需求，捕獲並凍結了大約4萬隻雄性螢火蟲。一個研究小組的計算機模擬表明，對於這樣的螢火蟲種群來說，這種收穫水平可能是不可持續的。隨著合成螢光素酶的出現，這種螢火蟲的收穫是完全沒有必要的。