理化所 张建成 

　　近日，北京的多种报刊都报道了在京发现了一头夜光猪，据说至今尚未对这头猪的肉为什么会有夜光给出答案。其实有些生物或非生命物质能发光并不是新鲜事，大可不必大惊小怪，无非是其中存有能发光的物质而已。当然猪及猪肉一般都是不发光的，因为猪不是发光生物，其体内一般 

　　含有发光物质。值得探究的是这头猪的体内究竟含有什么发光物质，这种发光物质又是从何种渠道进入其体内的。因此发光猪只是个别的案例，搞清原委只是个检测与调查的问题，并不具有科学研究价值。 

本身不能发光的猪，偶然成了具有发光能力的夜光猪，一定是其体内进入了能发光的物质。这类发光物质通常有两种，一类是荧光物质，另一类是所谓磷光物质。后者发光能力弱，通常条件下，肉眼不能观测。因此，夜光猪体内一定是含有某种荧光物质。像由几个苯环拼合在一起的萘、蒽、芘等所谓稠环化合物，都是常见的荧光物质。 

　　至于谈到生物发光，这在自然界也是个较为普遍的现象，最为人们熟知的当属萤火虫。其实在动物的25个门类中，有13个门类中都有发光动物，从原生动物到脊椎动物都有。如海绵动物、腔肠动物、环节动物、软体动物、棘皮动物中都有能发光的动物。具体如海生蠕虫、海蜘蛛和多种鱼类等。 

　　所谓生物发光实际上是生物体将化学能转变为光能的过程。所以生物发光的本质也是一种化学发光现象，它是源于生物体中的化学发光。 

　　对生物发光从类型到机理都已有较为深入的研究。动物的发光有三种情况，一是细胞外发光，动物把发光物质排出体外而引起发光，如海萤、磷沙蚕等；第二种是细胞内发光，这是在生物组织内的发光，如栉水母；第三种是共栖细菌发光，动物靠专门器官窝藏发光细菌，而细菌从动物吸取营养以维持生命，这如耳乌贼等。在植物世界中，细菌和高等真菌中也有生物发光现象存在,夜光藻、闪光双甲藻、裸环藻等就是发光藻类的代表。从分布上看，很多发光动物遍及全球，如萤火虫等。也有些发光生物物种只存在于个别地区。值得提出的是海洋中特别是深海中，普遍存在生物发光现象。 

　　也有人把生物发光区分为两类。一类是生物体的高强度、高效率的冷光发射，这种发射是生物体的某种功能。例如萤火虫的发光起通讯作用，有助于雌雄择配。雄性发光两秒钟后，雌性就有反映。有的生物如虾、萤乌贼、海萤等是用生物发光来逃避被扑食。这种生物发光的强度也因物种而异，但总体来说，它们的发光效率均远不如萤火虫。 

　　另一种发光是指机体在许多生化过程中所伴随的一种弱光发射，它对于机体没有明显的生物功能。这种是生物体中的超微弱发光。这种生物发光也被称为生物的化学发光。这种发光与许多生物化学过程相联系，如氧化代谢、去毒作用、细胞分裂和死亡、光合作用、致癌作用以至生长调节等。这种超微弱的生物化学发光，有些也是由外来光提供能量引起的。 

　　生物发光从细胞水平看，可以产生在细胞内，也可以产生于细胞外。生物的发光器可以是产生光的细胞丛，也可能是发光细胞组成的高度有组织排列的发光器官。 

　　随着对生物发光研究的深入，人类也已对生物发光做出了多方面的的应用。 

　　(1)利用生物发光测定自由氧的存在 

　　因为生物发光都靠氧来维持，没有氧的存在，生物发光就不能进行。因此很早就有人用这种方法来测量氧的存在。例如，把发光细菌放在绿藻的丝状体上，然后将玻璃杯盖严。随着杯中的氧消耗殆尽，发光很快就停止了。当用对光合作用有效的光照射绿藻，由于光合作用放出氧气，细菌又能恢复发光。 

　　(2)用生物发光测定ATP（腺苷三磷酸，一种重要的生物活性物质） 

　　萤火虫的发光有赖于ATP的存在。将萤火虫的荧光素与ATP放在一起就会发生闪光，且发光强度与ATP的含量成线性关系。根据此种直线关系，就可从发光强度来确定ATP的含量。并利用这一原理设计出了可定量测定ATP的ATP测定仪。这种测定ATP的方法，也可用来测定某些其他生物活性物质。 

　　(3)用光蛋白来测定生物体中的钙离子 

　　光蛋白的发光反应需用钙离子来启动，因此有人用荧光蛋白与钙离子的反应来测定它的存在。这种方法是比化学反应测定更加灵敏的方法。 

　　(4)用于环境监测和观赏 

　　新加坡国立大学已培养出一种转基因斑马鱼，其体内携带有一个取自会发光的海洋珊瑚虫的基因。此种转基因鱼可在普通光线下呈现明亮的红色，在黑暗情况下接受紫外光照射时则发出荧光。研究人员试图让此种发光鱼在遇到特殊污染物时能发光，以用于环境监测。此种目的目前尚未实现，但这种发光鱼已于2004年作为观赏宠物在市场上出现。特别是在夜晚，各种颜色的发光鱼显现出的五颜六色的绚丽色彩，使人如同进入了神宫仙府，美不胜收。 

　　(5)用于照明 

　　有的生物的荧光素和荧光素酶很稳定，例如海萤荧光素及其荧光素酶都很稳定，可保存多年。只要把这两种粉末混在一起，加水润湿，就可以发出荧光，这可用于深海、矿井等某些特殊情况下的照明。 

　　我们相信，随着生物发光研究的深入，它有可能在更多的方面得到应用。