2023年12月17日 星期日

您沒發現的海洋之「光」

 

在專門觀察生物螢光的顯微鏡之下,珊瑚散發出肉眼看不到的綠色螢光。


|  海生館出版中心 王玠文    |  任于婷


您看過螢火蟲嗎?那種在夏夜中閃爍著微光,彷彿星空降臨地球的小生物,總是讓人感到溫馨而浪漫,或許是陸地上會主動發光的生物並不普遍,又或者是螢火蟲的數量日益稀少,只要有螢火蟲出現的景點,常讓大人小孩們趨之若鶩。不過當我們離開陸地、進入海洋,您將發現,大海裡無奇不有,而會發光的生物比我們想像的還要多。

人類常以為海洋裡一定是一片寂靜,只有海浪拍打礁岩的聲音,事實上海裡可能比您想像的還要「嘈雜」。擬金眼鯛會發出如爆米花時的「啵啵」(popo)聲找尋同伴、雄雀鯛會發出像貓咪一樣的呼嚕聲求偶、大翅鯨會以規律性的低頻進行溝通,這些聲音都讓海洋充滿生機。除此之外,生物們還會利用「光」進行「對話」,這是一種人類還無法參透、專屬於海洋生物的交流方式,也是深海生態系統中一項極其重要的元素。《聖經》記載上帝在創世時首先創造了光,因此對人類來說,光是正向的,代表著希望與璀璨。但對海洋生物可就不一定了!海洋生物發光的目的各不相同,有些生物發光是為了尋找獵物以得到食物;有些生物的光是為了隱藏自己、自我保護。

居住在深海裡的黑柔骨魚(Malacosteus niger)的眼睛下方能發出紅光,科學家推測有助於其在深海漆黑的環境中誘捕獵物,同時也能幫助自己隱身於黑暗之中不被天敵發現。另一位深海居民,短尾烏賊(Sepiolida)發光則是為了自保,牠與一種細菌之間存在互利共生關係,細菌寄居在烏賊外套膜的發光器官中。烏賊提供糖和氨基酸的溶液作為食物,而細菌發出的光會跟烏賊的外套膜相配合,從而隱藏烏賊的輪廓。

海洋中的生物發光行為不僅在捕食和自我保護上發揮著關鍵作用,同時也是一種生態奇觀。有些生物的光則必須透過特殊光照才能發現,比如珊瑚的體內還有一種特殊的蛋白質,叫做「螢光蛋白」,這些蛋白質在受到特定波長(如紫外線)的光照射時,產生引人入勝的發光效果,宛如一場「燈‧光秀」。螢光蛋白除了可以幫助珊瑚調節太陽光線強度外,還能幫助科研與醫療,雖然我們無法以肉眼察覺,但其對科學發展上的應用可說是看不見的海洋之「光」。科學家們利用螢光蛋白的發光特性作為標示劑,開展了許多生物學實驗,包括追蹤細胞的活動、研究基因表達、甚至是醫學影像學方面的應用。螢光蛋白的發光特性使其成為一個極具潛力的生物標誌物,是研究上非常有價值的工具。

在本期雜誌裡,我們將透過各篇主題性專文,了解生物發光的機制與應用。說到海洋發光生物,很多人都會想到馬祖的「藍眼淚」,海生館的郭傑民博士則要和我們講述藍眼淚的發光的機制與原因;海生館科教組的吳曜如博士先為我們揭開了生物間不同的發光機制有何不同;而健康的珊瑚該是什麼顏色?海生館的王立雪博士告訴我們答案可能跟我們想像的不一樣!在她的文章中,要為我們揭開珊瑚螢光蛋白的奧秘!最後,長庚科技大學中草藥研究中心的張祐嘉助理研究員,則為我們介紹科學家的「螢光筆」,講解螢光蛋白在科學研究中的大用。

讓我們打開本期的《奧秘海洋》一起認識這些您沒發現的海洋之光吧!


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