萤火虫是如何为其闪烁的屁股供能的?

你家后院的生物发光约会游戏。

萤火虫是臀部美女。它们的雄性恋人也是如此。在温暖的夏夜,双方都会被心仪对象的闪烁的光芒吸引。剩下的就是浪漫了。这让我们不禁要问:是什么让它们的屁股闪烁?这主要是化学反应,由季节、一天中的时间以及那些闪烁的信号触发。对于生活在北美洲的常见东方萤火虫 Photinus pyralis 来说,这是一种精心编排的舞蹈。下次当你坐在场边或草地上时,这里有一份关于你家后院生物发光约会游戏的指南。

工作原理

第一步:初夏的两周是繁殖季节。夜幕降临,雌性栖息在灌木丛和草地上,等待着雄性闪耀的全明星表演。

第二步:当雄性飞行时,氧气通过腹部的气管(A)进入其臀部。这些气管从外骨骼表面延伸到称为光细胞(photocytes)的发光细胞。

第三步:在光细胞内,荧光素酶(luciferase)与发光分子荧光素(luciferin)(B)结合,在氧气和储存能量的 ATP 催化下。结果是:氧荧光素(oxyluciferin),一种原子中含有过量能量的化合物,这种能量以光的形式释放。它可以通过昆虫下腹部的透明部分看到。

第四步:雄性萤火虫的屁股大约每 5.5 秒就会经历一次这个过程。当雄性引起雌性注意时,雌性会以大约在雄性信号发出 2 秒后闪烁自己的信号(通过相同的化学混合物)来回应,就像一个信号灯的眨眼和脸红。

第五步:雄性循着雌性的光芒找到她并与之交配。几天后,雌性将受精卵产在地下,两到四周后孵化——这一切都归功于一场神奇的灯光秀。

萤火虫并非动物界唯一会发光的成员

gaussia princeps
Gaussia Princeps Pete Sucheski 和 John Kuehn

这些小型甲壳类动物会喷射出生物发光液体来迷惑捕食者并迅速逃脱。

lophiiformes
Lophiiformes Pete Sucheski 和 John Kuehn

鮟鱇鱼长着带生物发光细菌的肉质“鱼竿”,用来吸引小鱼进入其口中。

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galiteuthis glacialis
Galiteuthis Glacialis Pete Sucheski 和 John Kuehn

这些鱿鱼眼睛下方的发光斑块可以抵消它们的阴影,防止下方的捕食者发现它们。

本文最初发表于《大众科学》2018 年 1 月/2 月刊的“动力”特刊。

 

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