解開螢火蟲發光之謎：涉及單個氧電子化學反應

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據國外媒體報道，對於能在森林發出美麗光芒的螢火蟲，化學家已經進一步了解了它們的發光奧妙。科學家認為，螢火蟲體內一係列複雜化學反應中伴隨的氧電子轉移引起了發光。科學家對其它發光動物的研究也發現了相同的發光機製，比如發光蠕蟲和蜈蚣。

                  

                  　耶魯大學、布法羅大學、Hauptman-Woodward研究所以及康涅狄格學院的科學家在前人研究的基礎上，

                             闡釋了螢火蟲的發光機製。對於昆蟲，發光的主要作用是溝通交流以及吸引異性。

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　　大約六十年前，科學家就開始研究昆蟲腹部發光器官（簡稱“燈籠”）產生的大量複雜化學反應。而耶魯大學、布法羅大學、Hauptman-Woodward研究所以及康涅狄格學院的科學家在前人研究的基礎上，闡釋了螢火蟲的發光機製。

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　　對於昆蟲，發光的主要作用是溝通交流以及吸引異性。

                    

              化學家進一步揭示了螢火蟲的發光機製，他們認為一個氧電子的轉移使螢火蟲獲得了發光能力（化學反應如上圖所示）。

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　　科學家發現產生發光現象的化學反應涉及了兩類化學物質，一類被稱作熒光素，另一類被稱為三磷酸腺苷（ATP）。 這兩種物質發生化學反應後的產物在遇到氧氣後就會發光。

   　通過實驗，科學家發現通常情況下熒光素和ATP之間的反應速度非常慢，而熒光素酶可以提高反應速度。在這種化學反應的最後階段，科學家發現存在一個氧電子的轉移。科學家認為氧電子的轉移才使螢火蟲獲得了發光能力。科學家還認為這種機製可能是所有生物的共有發光機製。

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　　生物發光不僅很有趣，還有很多潛在應用，比如藥物測試、水汙染監測以及利用熒光點亮植物。

　　去年，瑞士EPFL和台灣國立清華大學的科學家采用兩種複雜成像技術不僅成功解開了螢火蟲“燈籠”身上的謎團，還發現了發光細胞如何為發光反應提供氧氣。

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　　他們采用的技術叫做同步相襯顯微層析和傳送X射線顯微技術。利用這兩種技術可以掃描單個細胞，使科學家可以觀測細胞內部。 通過將這些技術應用到活螢火蟲身上，科學家第一次觀察到了發光細胞的全部結構，並且計算出了其中的氧氣分布。此外，科學家還發現“燈籠”看上去就像一係列“小燈管”。這些“小燈管”不僅含有熒光素，還可以為發光細胞提供氧氣。利用兩種技術獲得的圖像還表明螢火蟲可以從其它細胞運送氧氣到發光細胞，這些氧氣參與的化學反應會分解熒光素。

jos921

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