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最近大连海边又双叒叕出现了神奇的荧光海,很多小伙伴都跑去海边欣赏,海浪拍打在岸边沙滩上,化成一道蓝色海岸线,海浪拍打在礁石上,蓝色的星星点点像是繁星落到大海中。不过,这梦幻般的景象是怎么形成的呢?

图 蓝色海岸线

荧光海中最常见的发光生物是夜光藻(Noctiluca scintillans),它是浮游甲藻的一种,主要分布在温带和亚热带近岸水域,属于常见藻类。

我国所见的夜光藻种类是红色夜光藻,有红色夜光藻海域,在白天看上去会泛淡红色,这是它的伴生藻类引起的颜色。其实红色夜光藻没有色素体,它是一种异养生物(非光合作用),通过吞噬浮游生物、硅藻、其他甲藻、鱼卵和细菌为生。

单反相机长曝光拍出来的荧光海是梦幻的,而在光学显微镜下的夜光藻是胖嘟嘟的。

图 显微镜下的夜光藻

夜光藻长着圆球形的身体,高度囊泡化,有一个能轻微活动的触手,能将外界小型浮游植物或有机颗粒送入胞口内,在细胞内形成食物泡进行消化。其原生质集聚于胞口附近,原生质中有一个核。它们个头较小,其细胞直径为0.15至2毫米,在白天人们用肉眼也能发现它们的存在。

夜光藻为什么能发光?

夜光藻发光其实是一种保护机制,它的天敌是桡足类节肢动物,突然发光可以吓退它们,或者用光线把更大的动物引来,先把桡足类动物吃掉。

目前已知的生物发光体系的发光机理分为两大类,一类是荧光素—荧光素酶体系,另一类是由Ca2+触发发光蛋白机制。夜光藻的发光机制属于前者。

在荧光素-荧光素酶体系中,发光底物荧光素(Luciferin)和荧光素酶(Luciferase)是分开的。当夜光藻表面受到外界压力刺激,会产生一系列的信号分子,使得荧光素在荧光素酶的作用下,被氧气氧化产生高能量的含氧荧光素,接下来释放能量,变成氧化荧光素,在此过程中大部分能量转化为光(图5),在这个过程中荧光素酶是可以反复利用的,只会消耗荧光素底物。陆地上的昆虫、蠕虫、细菌和海洋中的软体动物、细菌、鱼类等发光生物的发光机理都是这样的。

作者:木一

出品:科学大院

(科学大院是由中国科普博览运营的院官方科普平台,欢迎关注)

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这家伙很懒,什么都没写呢~

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