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研究显示，生物发光可能最早在漆黑的深海中产生。甚至在海月水母（Aurelia aurita，如上图）等发光者出现以前，这种能力就首先在珊瑚中发展形成了。图源：SHANE GROSS, NATURE PICTURE LIBRARY
撰文：Robin George Andrews
从萤火虫到发光蠕虫，从水藻到枪乌贼，许多种生物都有一套魔法：它们能自己发光，这种过程就叫生物发光。而且，这不仅是一种美学奇观。在自然界，这种现象至少已经经过了100次独立演化，产生了数十种不同的用途——从诱捕猎物到恐吓掠食者，再到向潜在配偶眉目传情。
但生命是什么时候开始具备在黑暗中发光的能力的呢？几十年来，科学家一直认为最古老的生物发光实例来自某种分属介形亚纲的小型海洋甲壳类生物，它们生活在2.67亿年前，能点亮自己的身体。不过，本月24日在线发表于《英国皇家学会学报B卷》（Proceedings of the Royal Society B）的一项新研究把生物发光的时钟回拨到了很早很早以前。
通过研究经常发光的群居深海生物八放珊瑚，科学家得出结论：5.4亿年前，所有八放珊瑚共同拥有会发光的原始祖先。这些祖先可能诞生于寒武纪大爆发，那似乎是一段充斥着演化活动的地球历史，见证了许多我们如今所知的主要动物群的首次登场。
2009年，摄影师在巴哈马拍摄到了这株竹节珊瑚科生物的发光现象。图源：SÖNKE JOHNSEN
2009年，摄影师在巴哈马拍摄到了这株金珊瑚属生物的发光现象。图源：SÖNKE JOHNSEN
“这是一个非常令人兴奋和惊喜的发现。”弗洛里达国际大学的深海生物学家、该研究的第一作者丹妮尔·德里奥（Danielle DeLeo）说。
“生物发光以及一般光信号可能是有证据的最古老的交流形式之一，这与我们最初的设想不同。”
换句话说，地球上的海洋通常一片漆黑。但几乎就在复杂动物诞生的同时，闪烁的光源也在这片黑暗中产生了。
陷阱、信标和警报
生物发光是一种冷光化学反应，需要荧光素的存在——那是一种可以发光的化合物。一些生命体自己就可以产生荧光素，还有一些从共生生物身上吸收这种物质，或通过摄食获取它。有些动物甚至在体内为含荧光素的细菌或藻类打造一处舒适的居所。而无论荧光素的获取方式如何，接下来它都将与一种催化剂（通常是荧光素酶）结合以产生荧光，并根据荧光素分子的排列方式形成不同的色调。
尽管许多陆地生命体都可以发光，但海洋中存在的发光生物最多：3/4的海洋动物都能以某种方式自己发光，并且具有几乎无限的创造力。
“它们是那样变幻莫测。”德里奥说。一些情况下，生物发光是渴求伴侣的信号。饥肠辘辘的掠食者便靠发光蒙骗它们的晚餐，或把轻信的猎物邀入咽喉，或充当探照灯，搜寻游动的甜点。
生物发光也被用作防御之用，具体包括形成伪装（例如通过腹部发亮，使身体与海面的波光融为一体）和充当诱饵（可能是丢下一片发光的身体部分，引开贪婪的掠食者）。
一些深海甲壳类动物甚至会利用华丽的喉部技巧为自己提供保护。“它们受到惊吓时就会吐出发光的呕吐物。”德里奥说。
八放珊瑚也能在黑暗中发光。尽管表面上，它们与多数人所熟知的石质外壳的水螅聚落（它们就是珊瑚礁的构造者）十分相似，但这种蠕动的生物结构柔软，还有别的一些形态上的怪异特征。
至于它们进行生物发光的目的则仍处于争议之中。虽然这些深海中的定居者有时会用光诱捕一些美味的无脊椎动物作为饮食的补充，但它们受到刺激时发光最明显——这或许是为了恐吓饥饿的掠食者。
未参加该研究的英国南安普顿大学海洋生态学家乔恩·科普利（Jon Copley）说：“这就是我们所说的‘防盗警报假说’，生物发光在此时是为了制造骚动，以吸引掠食者的潜在天敌。”
明亮而古老的日子
把关于目的的讨论暂放一边，德里奥与同事希望通过八放珊瑚尝试一项雄心勃勃的任务：找到生物发光最初的祖先。
不久前，几位学者利用近200种生物的基因数据制作了详细的八放珊瑚进化树，它为德里奥团队带来了成功的机会。一开始，团队将更多年代已知的八放珊瑚化石添加到了进化树上，以更好地阐明各种血缘之间的联系。他们还绘制出了代表现存发光物种的树枝。然后，他们通过统计学分析计算多种生物祖先发光的可能性。
最终，团队将生物发光的时钟拨至5.4亿年前，回到八放珊瑚的共同祖先的时代——那种生物几乎能被确定可以自体发光。
“我们确实想到发光生物距今最近的共同祖先可能有几亿年的历史。但我们并未意识到它到底会有多么古老！”德里奥说。
生物发光可以追溯到寒武纪大爆发时期，这项发现十分精妙。科普利说：“我们知道，眼睛就是在那段时期开始形成的。”他指的是有些动物演化出了探测光线的能力。而同一时间出现生物发光合情合理。“我认为这完全不是巧合。”
不过，那些原始的发光行为恐怕并不像今天一样以“入室警报”为目的。德里奥说：“我们认为，那种光更像是某种次要的副产品。”——它是另一种生化反应带来的不经意的光耀。但随着时间的推移，这种生物发光反应“被保留了下来，因为它们实际上开始发挥重要的沟通和光信号功能。”
生物发光的起源可能比寒武纪还要早。但由于缺乏更古老的化石，科学家们或许永远无法确定这些水下星光最早出现的时间。不过，要多谢这些最初的点火者，今天才有如此丰富的生命体照亮着它们周围的环境，为科研人员了解这一非凡才能创造了数不尽的机会。
“还有许许多多等待我们去发现。”德里奥说。
（译者：绿酒）
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