海蛾鱼
由于进化的原因,大多数生物只能发出蓝-绿色光,极少生物可以发出红色光。比如海蛾鱼不但能够看到红色光,而且能够通过其眼睛下方的器官发出红色光,照亮猎物或与同类取得联系。海蛾鱼的这个器官就像是手电和红外瞄准器。海洋中只有芝麻大小的海萤火虫能够喷射闪亮的光点,光点悬浮在水中,它接连再喷射,使大小一致的光点排列成一条亮线,有点像焰火弯屈下落的样子。别以为它是在玩耍,其实这正是海萤火虫求偶的信号,有意交配的雌性会游至光点的顶部,与其成就好事。肉眼刚能见到的生物,居然身怀如此绝技,不能不令人叹为观止。
有一种能发出强光的鱼形状酷似亚马孙流域的食人鱼,它的光是从鳃后的一根管子迸射出来,而且总是在危险临近的一刹那恰倒好处地照向敌人的面部,那强度足以使对方立刻丧失视觉。比较而言,乌贼鱼释放的墨汁实在是太小的伎俩了。
只要是光,它的科学道理是一样的:围绕原子核,以常规轨道旋转的电子,受到加热时被赋予能量,于是移动到更高的轨道旋转。当电子返回其原来轨道时,便以光的形式释放一些能量。在生物发光现象中,电子通过两种化学物质的协同作用得到推动,一种叫虫荧光素酶,由它刺激另一种化学物质——虫荧光素,并使其发生氧化,推动电子移至更高的轨道,轨道降低时电子发光。所有的生物发光道理大体如此。
艰难探测
我们所以对大海知之甚少,就是因为探测艰难,不能亲眼所见就不能轻易得出结论,加之发光生物的敏感诡秘,探测起来就更是难上加难了。
在海洋科学考察领域有一个怪现象:获取标本的工具在一两千年内没有什么变化,就是用拖网往上拽。但并不是什么东西都能拽上来的,那些行动敏捷,形状微小的东西,拖网是无论如何也拽不上来的。对发光生物而言,用拖网就如同大海里捞针。
美国佛罗里达哈博布朗奇海洋学院的生物发光专家、该项研究的世界一流科学家伊迪思·韦特是世界探测到发光生物数量最多的科学家,尤其在探测手段方面做出了开创性的贡献。
以往,有人尝试将传感器和摄影机置于密闭的容器中放入海底,测定水中的光亮度。可是,由于考察船的晃动引起水中仪器上下移动,结果使生物受到刺激,其生理活动发生了变化,使探测获得数据不够准确。
因为与军方的合作有时间约定,一旦违约是要负法律责任的。在这种情形下,韦特急中生智,从仓库找来网线,缠在一个金属圈上,将其固定于深海科考潜艇上,让潜艇上的摄象机对准网面。就是用这种办法,韦特获得了充分的一手资料,精确计算出特定海域每立方米海水中所含的发光生物数目。
后来韦特与她的研究小组用半年时间研制出一台“大容量限制性刺激深海光度计”。该仪器在海底能将海水和浮游生物以每秒20升的速度泵入一个坚固的轻型采水箱,这个水箱容积很大,可以获取速度很快的生物,并使它们在箱内停留足够长的时间,以便让光纤拍摄仪器记录和测定某个生物所发出的光。他们以每升海水中所含有的光子数目来计算生物光的大小、持续时间和光的亮度,这是目前检测海洋发光生物最有效的方法。
韦特早在自己读研究生时就通过对腰鞭毛虫的研究得出了生物的第一次发光最明亮的结论,并摸索出记录发光生物发光频率的最佳方式,在生物发光研究领域确立了自己的重要地位。美国海军的全部生物发光数据库就是与她合作的成果。
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