螢火蟲有專門的發光細胞,那麼在現代生物學上有何意義?
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螢火蟲的發光是生物發光的一種。螢火蟲的發光原理是:螢火蟲有專門的發光細胞,在發光細胞中有兩類化學物質,一類被稱作螢光素(在螢火蟲中的稱為螢火蟲螢光素),另一類被稱為熒光素酶。熒光素能在熒光素酶的催化下消耗ATP,並與氧氣發生反應,反應中產生激發態的氧化熒光素,當氧化熒光素從激發態回到基態時釋放出光子。下面小編就為大家帶來詳細的介紹,一起來看看吧!
反應中釋放的能量幾乎全部以光的形式釋放,只有極少部分以熱的形式釋放,反應效率為95%,甲蟲也因此而不會過熱灼傷。人類到目前為止還沒辦法制造出如此高效的光源。
在蟲的腹部下部有著很多白色斑塊。其實是它的甲殼中對光透明的部分。在內部有一塊白色的膜,可以反射光。所以在日間這個部位呈現白色。
發光的生物學意義:成蟲利用物種特有的閃光訊號來定位並吸引異性,藉此完成求偶交配及繁殖的使命,少數螢火蟲成蟲利用閃光訊號進行捕食,還有一種作用是作為警戒訊號,即當螢火蟲受到刺激時會發出亮光。
閃光訊號組成
光作為資訊的載體,其中包含的資訊量隨光載體的修飾程度而變化閃光訊號所包含的資訊、閃光訊號的傳遞、接收都是影響螢火蟲兩性交流的因素。閃光訊號的頻率、光譜、強度及這些引數在時間和空間上的分佈都可看成訊號的編碼。單一閃光訊號包含以下引數:光譜組成、發光器的形狀、閃光訊號模式和光的運動。
一、發光器
發光器的形狀及大小通常是螢火蟲種間辨認的基礎,不同螢火蟲發光器的形態差異非常大。雄螢發光器一般2節,雌螢發光器1-3節,差異較大,如水棲螢火蟲雄螢發光器2節,第1節發光器位於第5腹節,呈帶狀,第2節發光器位於第6腹節,呈節“V”字形,雌螢僅有1節發光器,帶狀,位於第5腹節。
二、光譜組成
螢火蟲發出光的顏色是由其體內熒光素的結構及熒光素與熒光素酶相互作用的方式所決定的,螢光光譜具有種特異性,不同種類螢火蟲的光譜不同。大多數螢火蟲發出黃綠色螢光,夜晚中黃綠光所包含的資訊容易被同種螢火蟲所接收。在訊號傳遞中,黃綠光能儘量減少損耗從而提高訊號接收的效率即信噪比。
三、光的運動
至今還未發現光的運動參與資訊的編碼,但在非生物發光的動物中,無論脊椎動物還是無脊椎動物,姿勢是在行為接觸中最為重要和最為直接的視覺訊號。螢火蟲雄螢通常在空中飛行,發出種特異性閃光進行求偶,其發光軌跡具有種特異性。雌螢並非根據雄螢的單個閃光脈衝進行種及性別的辨認,而是辨認雄螢飛行時發出的閃光訊號序列及閃光軌跡。
四、閃光訊號模式
螢火蟲的閃光模式包含了許多子引數,如雄螢特異性閃光模式、雄螢特異性閃光間隔、雌螢迴應時間和雌螢閃光時間不同螢火蟲的閃光訊號差異非常大,同種螢火蟲不同行為具有不同的閃光訊號,研究發現只有在雄螢閃光2s時發出一個模擬的迴應閃光,才能引誘到雌螢。雌螢只對間隔為0.13-0.16的閃光做出迴應,而對間隔為0.20-0.34的閃光並不迴應。
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