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照亮生命科學的地球微光(三)生物螢光
呈現綠色螢光的東太平洋網紋絨毛鯊(Sparks, J. S等,WC)
呈現綠色螢光的東太平洋網紋絨毛鯊(Sparks, J. S等,WC)

文/鄭明倫.圖/Wikimedia Commons (WC)、鄭明倫、林偉爵

有別於生物(化學)發光(bioluminescence),生物螢光(biofluorescence)是一種光致發光(Photoluminescence)現象:當一個螢光源(fluorophore)吸收較高能量的光波,瞬間將其轉換為較低能量的光散發出去,一旦發光源移開,螢光也隨之消失。若移開發光源仍能持續發出螢光,則稱為磷光現象(phosphorescence),蓋其螢光源在能量吸收、傳遞和發散速率較慢。不同螢光源對不同波長的光的吸收有選擇性,因此發光源本身的光和螢光源的結構與環境都會影響到螢光的有無、發散出的色光與強度。除了生物,一些礦物也能發出螢光。

螢光生物的種類和類別遠多於發光生物,特別是在海洋中,大部分的海生動物都能發出螢光,但是必須在攝影鏡頭前加上濾鏡濾除過剩的藍光才能看到。除了水母、珊瑚、海葵等等無脊椎動物,許多魚類甚至海龜也都能發出生物螢光。海水的吸光能力很強且具有高度選擇性,紅光的穿透力很低,大洋中藍光最強,因此在數億年的演化中,藍光最能激發明顯的生物螢光,而許多海生動物也看得到這些螢光,因此海底世界實際上是色彩繽紛,只是在海水中人類肉眼所見充斥著藍光因而看不到這些螢光。陸地上會發出螢光的生物較少,但是跟海生動物不同的是牠們主要靠紫外光(UV)激發螢光。目前已知有一些植物、真菌、蛙、鳥、節肢動物能發出螢光。

生物螢光的功能目前還在新興研究階段,不同類群的生物螢光有不同的功能。例如水母、珊瑚、海綿這些沒有眼睛的動物多半都具有生物螢光,顯然其最初的作用並非用於溝通,而可能像是遠古海洋環境中的防曬乳:動物在早期演化階段便演化出螢光蛋白,吸收強烈的太陽輻射而將其轉換為較低能量的光釋放出來,以避免強光的傷害。後續的演化過程中,這些螢光蛋白基因普遍承繼至各類動物身上而保留下來。等到眼睛演化出來後,螢光的功能乃逐漸轉變為種內和種間的溝通,例如求偶、辨識、低光度下的可見度、隱蔽、偽裝、警示、誘引等等。但是螢光也未必都具有明確的行為生態功能,也許只是某些蛋白質的特性而已。

關鍵詞:生物螢光、光致發光、海生、藍光、UV光、功能

(館訊第360期).....................................詳全文

 

 
 
 
 
 
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