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Ref. Haddock SH, Moline MA, Case JF. Bioluminescence in the sea[J]. Annual review of marine ence, 2010, 2(1):443.

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深海的生命之光

The deep-sea fish Aristostomias has more than one light organ.

(Illustration ? Steven Haddock)

光线大概在海面200米以下基本就衰减没了，深海基本上是漆黑一片的，大部分深海生存的海洋生物都是在摸黑生活。这样的暗黑环境里，要找到号令海洋的三叉戟基本不现实（推荐电影“海王”）。在这不见天日的环境里，生物几乎是谁也看不清谁的，但是不代表大家谁也感知不到谁。深海环境中温度低、营养物质稀少、生物密度比较小、深海空间极其广阔，换句话说这样的环境下找对象是件比较困难的事情。它们是如何相互传递信息，实现种族繁衍的呢。视觉在陆地环境中是无比重要的器官，视觉接收了生活中的大部分信息。在深海这样漆黑一片的环境中，视觉器官朝着两个方向演化，一部分感觉反正用不到眼睛还消耗宝贵的能量不如退化掉，另外一部分则拼命加强视觉器官进化出了灯泡大的眼睛。为了适应深海环境，进化的力量是难以想象的。

生物说我需要光于是有了光！

深海也并不是严格意义上的无光，依旧有很多生物进化出了发光的能力。这种产生光的方式称为“生物发光”（Bioluminescence），生物发光是一种特殊类型的化学发光，化学能几乎全部转变为光能。这样的能量转化效率也只有生物才能进化出来。谁要是能把热机的能量以这样的效率转换为机械能，诺贝尔奖想要多少给多少。生物发光的一般机制是：由细胞合成的化学物质，在一种特殊酶的作用下，使化学能转化为光能。这种发光方式和常见的荧光是不同的，荧光是需要有外源光线刺激的。

荧光是一种光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出出射光（通常波长比入射光的的波长长，在可见光波段）；一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。一般以持续发光时间来分辨荧光或磷光，持续发光时间短于10-8秒的称为荧光，持续发光时间长于10-8秒的称为磷光。在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为荧光，但其中的发光原理可能是不同的。

海洋中会发光的生物类群很多，从细菌到单细胞的原生动物到鱼等广泛存在

有些研究对生物发光的机制进化作了些研究，粗略估计生物发光在现存生物中进化了至少40次，可能超过50次。有些生物的发光现象并不是依靠自身的化学反应完成的，有些就是借鸡下蛋，依靠共生的细菌发光。

生物发光的生物学功能

光学信号的功能可以分为进攻、防御以及求偶三大类。不同的信号类型在表现方式上也各不相同。当然，有些生物发光的功能尚不清晰，只能任你猜。有些鮟鱇鱼可以依靠头顶的发光器来诱捕食物。有些多毛类环节动物可以分泌发光的黏液，功能不明确。

生物光的光谱特点

虽然产生生物光的类群很多，但是：光谱范围一般在蓝绿光之间，集中在波长470nm处。

磷虫

***REF. Deheyn D D, Enzor L A,Dubowitz A, et al. Optical and Physicochemical Characterization of the LuminousMucous Secreted by the Marine Worm Chaetopterussp.[J]. Physiological and Biochemical Zoology, 2013,86(6):702-705.

磷虫是海洋发光环节动物物种的一种。通常栖息于不透明的革质栖管中，但是也有浮游生活的磷虫(Chaetopterus pugaporcinus)，靠粘液袋过滤水流中的食物。

磷虫有发光腺体，分泌发光粘液。当其受到神经刺激后会就可以发出明亮的生物光。当受到外界刺激时，触角、翼状叶、圆扇叶边缘、后区疣足背叶都能分泌发光蛋白，尤以体中部背面最亮。发光蛋白可沿体背的纤毛沟输往头部至口，从口中喷出蓝绿色的光带。但是这种行为却和其求偶、防御、捕食没有什么关系。产生这种适应的机制尚不清楚。

磷虫的光谱一般455nm（蓝光）；浅海底栖生物500-540nm（绿光）；深海和大洋的发光生物的光440-500nm （蓝色）。很有意思的现象。磷虫的生物光源自一种生物蛋白，该蛋白大概是刺胞动物的发光蛋白的5倍大。该蛋白的发光和分子氧无关而和粘液自身的物化性质有关联。

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生物光都是细菌产生的吗？

——不都是，尽管有些鱼的发光器里的确是发光细菌，但是更多的发光生物是利用自身的化学物质进行生化反应产生生物光

生物发光和荧光有区别吗？

——有区别。荧光的能量来源是外来的光源刺激（激发光），没有激发光刺激荧光就会消失