探索未知：科学家揭示海洋生物发光的奥秘

会发光的浮游生物

科学家们不明白为什么一些海洋生物，比如这种管状海葵会发出荧光。隐藏在表面之下的是一个闪烁着荧光的世界。科学家们开始揭开这些壮观的颜料的复杂功能。

珊瑚礁柔和的棕色和黄色隐藏着一种壮观的神秘色彩——宝石般的荧光色，有迷幻的绿色、红色、橙色、黄色和红色。

明亮的阳光淹没了这些颜料的可见性，但在夜间使用蓝光手电筒潜水时很容易看到它们——这是一场可以与圣诞节牛津街媲美的灯光秀。

day-glo颜色的来源是嵌在珊瑚组织和一些鱼体内的荧光色素。这些蛋白质吸收高能量、短波长的光，然后以较低能量、较高波长的光重新发射出来。

曾经被科学家们当作一种迷人但无关紧要的好奇心或光的怪癖而忽视的新研究表明，发光的宝石般的荧光颜色有许多不同的作用，可能对珊瑚礁生态系统的整体健康及其应对压力的能力至关重要。

色彩鲜艳的珊瑚

现在人们认为，对于像银河丛珊瑚这样的硬珊瑚来说，荧光色素起到了防晒霜的作用。

照片中的蛋白质

科学家们正开始揭开这些光蛋白的用途，很明显，对于它们的存在有不止一种解释，珊瑚中的荧光与其在鱼类和其他珊瑚礁生物中的出现有着很大的不同。

南安普敦大学珊瑚礁实验室的Jorg Wiedenmann教授研究珊瑚色素已有20多年。他说:“有些在浅水区起到遮光剂的作用，有些在深水区起到增光剂的作用。我们花了一些时间来揭示这些色素的用途，因为它们在不同的深度有不同的作用，而且个体之间有很大的差异。”

你可以看到色彩鲜艳的珊瑚旁边的无色个体的同一物种。首先，这是一幅令人困惑、常常自相矛盾的画面。并非所有浅水珊瑚都能产生这种荧光色素，即使是同一种类的珊瑚，其荧光色素的颜色和数量也不尽相同。

在浅海，绿色荧光颜料通常占主导地位。任何个体产生的数量是由遗传水平决定的，并由光水平和基因的拷贝数触发。对于被驯服的蝎子鱼(Scorpaenopsis oxycephalus)的红色荧光，有一种理论认为它是一种伪装。

当珊瑚礁没有受到压力时，产生这种额外蛋白质的成本可能对那些产生大量荧光色素的珊瑚有害，导致它们比颜色不那么鲜艳的邻居生长得更慢。但当温度和强光使珊瑚及其共生藻类处于环境压力之下时，色素就会变得非常有利，形成一种遮光剂，或称光伞，保护共生的虫黄藻免受过量阳光的有害影响。

蝎子鱼(Scorpaenopsis oxycephalus)的红色荧光，有一种理论认为它是一种伪装

颜色较浅的珊瑚会对压力作出反应，失去藻类，变白。

维登曼说:“好消息是，我们在色素生成水平上发现的多样性意味着，在浅水珊瑚礁中，至少有一些个体在高压力条件下遭受的痛苦会少一些。”

“在光压力最高的珊瑚礁顶，我们经常发现荧光色素含量最高的珊瑚。”

Wiedenmann和他的团队认为，珊瑚产生光保护色素的代谢成本在1000万到3000万之间可能是相对中性的，在这些地方有足够的光线来形成藻类共生体。

在更深的海底，拥有荧光遮光剂可能是一种不利因素，会减缓色彩强烈的珊瑚的生长。然而，在光合作用珊瑚生长范围的边缘，那里的光水平较低，而且大多是蓝色波长，不同类型的荧光色素变得更加普遍。

在这里，红色和橙色荧光颜料更常见。它们可能为珊瑚带来生长优势，这些珊瑚通过放大虫黄藻细胞可利用的少量光线，产生明亮的荧光蛋白，并提高其光合作用的能力，

将糖和其他碳化合物作为食物传递给珊瑚宿主。

一只寄居蟹

一只寄居蟹，斯米兰群岛，安达曼海，泰国

巨型海鳗

苏拉威西，伦贝海峡，夜间捕猎的巨型海鳗

标记的细胞

Wiedenmann从野外的珊瑚样本中收集了多种荧光蛋白，并将它们带回实验室，能够生产出绿色、黄色、粉色、红色和橙色的染料分子的纯化溶液。

每一种颜色都是由一个基因产生的，这个基因可以从珊瑚中分离出来，然后转移到其他生物的细胞中。

如果荧光色素附着在蛋白质上，它就像一个光标签，让生物医学研究人员能够追踪活细胞中的蛋白质或基因活动，提高我们对它们如何工作的理解。

像这样的荧光染料现在被广泛应用，从生物医学科学，到开发和测试新的抗癌药物，再到用超高分辨率成像活细胞的内部结构。

无论颜色如何，这些都与1960年代从水母中分离出的第一种绿色荧光色素(GFP)属于同一分子家族。

2008年，诺贝尔化学奖授予了科学家Osamu Shimomura、Martin Chalfie和Roger Tsien，以表彰他们对这种绿色荧光蛋白的发现，以及他们在细胞生物学和医学研究中作为标记物的应用。

虾的橙色/粉色荧光的功能仍然是个谜

苏拉威西兰贝海峡寄主海百合上的共生虾。虾的橙色/粉色荧光的功能仍然是个谜

刺海马

刺海马(海马体)，莱姆贝海峡，苏拉威西

颜色信号

许多陆地动物，从鸟类到蜘蛛，都使用荧光蛋白来增强它们的自然颜色和性吸引力。在陆地上，孔雀和虎皮鹦鹉使用荧光颜料使自己更鲜艳，更吸引异性。

颜色非常重要，如果你给野生虎皮鹦鹉的脸颊涂上防晒霜，它们会立刻失去对潜在伴侣的吸引力。在水下，一些鱼在求偶时身体的某些部位会发出荧光。

这可能是某些鱼类的故事的一部分，比如长嘴鱼，它们一生都在交配，但这些光色素在某些鱼类、甲壳类、鳗鱼和海马科中广泛出现，可能有几个不同的原因。

鱼没有需要保护的共生虫黄藻，那么为什么有些鱼会发出红光呢?红光逐渐被海水吸收，红色物体在15米以下呈灰色或黑色，这一事实长期以来让鱼类生物学家相信，红色对鱼类并不重要，它们甚至看不见。

但是来自图宾根大学的德国进化生态学家和潜水者Nico Michiels教授发现许多鱼发出橙色和红色的荧光。

他说:“我在红海潜水时，面具上戴着一个滤镜，可以挡住除红光以外的所有光线，看看红色到底有多深。”

因为红光会被海水吸收，并在水下15米时完全消失，生物学家长期以来一直认为深水鱼类看不到红光。一旦我的眼睛习惯了黑暗，我可以看到到处闪烁的红光。

这一定是荧光红光，但最大的问题是为什么红光会如此普遍。

蘑菇珊瑚在夜间发出明亮的荧光

蘑菇珊瑚在夜间发出明亮的荧光

珊瑚发出明亮的绿色荧光

一只瓷蟹在它的寄主波西罗波拉珊瑚枝内安全进食，珊瑚发出明亮的绿色荧光。通多巴湾，马萨阿拉姆，红海，埃及

红光在水中传播的距离不太远，因此有一种理论认为，鱼是在利用这些色素相互传递信号，尤其是异性，而不会将自己的位置泄露给附近任何可能的捕食者。

Michiels说:“红眼睛的虾虎鱼眼睛周围有明显的红色荧光标记，它们成群游动，我们认为它们用红色的光信号来指示自己的位置，并将鱼群聚集在一起。”

其他的鱼似乎用这种颜色作为一种隐藏自己的方式，打破它们的轮廓——至少有五种通常隐蔽的蝎子鱼家族发出明亮的红色和橙色荧光，一些幼鱼发出强烈的红色。

它们有一种斑片状的荧光，可以帮助它们与岩石和珊瑚礁上的藻类叶绿素发出的斑点状荧光相融合，而这些藻类叶绿素正是它们藏身的地方，它们在那里等待毫无防备的猎物。

Michiel的研究还发现，一些种类的小鱼，比如以小眼睛猎物为食的三脚鱼和虾虎鱼，眼睛周围会发出红色荧光。他和他的团队推测，这可能有助于狩猎和猎物探测，

在这些地方，荧光足够强烈，可以在它们微小的猎物身上产生一种能让人一目了然的眼药水。

但是在海洋生物中仍然有许多辉煌的光显示的例子，这些美丽的色素的目的仍然是未知的。

为什么一些裸鳃海蛞蝓的犀牛和裙子会发出迷幻的光，或者为什么一些捕猎的巨型海鳗会发出明亮的橙色荧光，或者为什么一些普通的海马会发出红色荧光，

而其他一些个体则完全不会发出荧光，这些都还是个谜。但这不会阻止我带着蓝色的灯去参观世界上的珊瑚礁。每个潜水者都应该至少体验一次这样的夜间暗礁。

礁寄居蟹(Dardanus lagopodes)发出橙色和绿色的荧光

礁寄居蟹(Dardanus lagopodes)发出橙色和绿色的荧光，而它的家壳是橙色的，栖息在Pocillopora珊瑚上。

蘑菇海葵

苏拉威西，伦贝海峡，蘑菇海葵

夜热

许多旅游胜地现在都保留着蓝色的灯光和适当的黄色滤光片，这样你就可以在夜间用明亮的荧光色来探索珊瑚礁了。

如果你像我一样，想要进行大量的夜间潜水，这里有一些建议可以帮助你选择一个适合夜间潜水的度假胜地。

首先，请记住，大多数导游将已经工作了一整天，通常是饥饿的，并相当渴望不被再次弄湿，并吃一个迟到的晚餐。

通常，如果旅游胜地需要导游陪同，唯一愿意这样做的工作人员可能缺乏经验。我在埃及有过一次难忘的潜水，当时我被引导到(最好避免的)沙特阿拉伯海岸。

两次。你理想的度假胜地应该有自己的自动导航的房子珊瑚礁，你应该选择在白天探索，然后选择在夜间用蓝色的灯导航。它看起来会很不一样，很容易迷路。

指南针是个好主意。最好事先和旅游胜地联系，确保他们能给你提供住宿。许多度假村每周只进行一到两次夜间潜水。

理想的情况是可以选择将自导的室内珊瑚礁潜水和夜间船只潜水结合起来，以获得地形的多样性。

在鳃、鼻孔和边缘发出荧光的多角裸鳃亚目

在鳃、鼻孔和边缘发出荧光的多角裸鳃亚目