作者：王嫣語（廈門大學2020級本科生，海洋科學專(zhuan) 業(ye) ）

你知道大海的“藍眼淚”嗎？當你走在黑夜的海岸，閃爍著藍色熒光的海浪湧來，這堪比童話的場景，卻是真實存在於(yu) 現實世界中的。

驚現廈門的藍眼淚（來源：微博）

其實，這些藍色熒光是由一些會(hui) 發光的海洋生物形成的，事實上，不僅(jin) 僅(jin) 是在近海岸，深海中也有許許多多會(hui) 發光的生物，在深夜裏，它們(men) 讓黑暗又寂靜的海洋變得生機勃勃。

“藍眼淚”與(yu) Milky seas

很早以前，沿海的漁民們(men) 就目睹過散發著藍色熒光的海浪，它被他們(men) 稱作“海火”，而現在，更多的人稱呼它為(wei) “藍眼淚”。

除了“藍眼淚”之外，海麵發光的現象還有“乳白色海洋”現象。我們(men) 知道，英文裏，銀河稱作The milky way，而“乳白色海洋”，在英文裏被稱作Milky seas，大家是不是立刻就有畫麵感了呢？1995年，見證過它的船隻利馬號曾經這樣報道Milky seas,“仿佛船隻航行在一片雪上，又仿佛在雲(yun) 中穿行”。

深海中的發光者

除了海岸的浪潮之外，在光線無法穿透的深海裏，也有許許多多會(hui) 發光的生物。許多甲殼類、海星、藻類、水母甚至是魚類都有會(hui) 發光的本領，小到直徑隻有幾毫米的夜光藻，大到體(ti) 長有一米以上的鎧鯊。而使它們(men) 能夠發光的原因多種多樣，許多物種的發光機理至今仍是未解之謎。

夜光藻（來源：維基百科）

近期新西蘭(lan) 研究人員發現鎧鯊能夠發光

（來源：《海洋科學前線》周刊）

總之，不論是創造出“藍眼淚”的生物，還是深海中會(hui) 發光的生物，它們(men) 共同使得整個(ge) 海洋變得更加豐(feng) 富多彩。而接下來，我們(men) 將一起探索它們(men) 的發光密碼。

點亮“冷光”

第一步：燈絲(si)

大多數會(hui) 發光的生物都生活在海洋裏，而淡水中幾乎沒有會(hui) 發光的生物。同時，生物們(men) 所發出的熒光是一種“冷光”，這種光中隻有不到20%的光會(hui) 產(chan) 生熱輻射和熱量。簡單來說，當這種生物熒光照射到我們(men) 身上時，我們(men) 不會(hui) 感覺到像太陽光那樣暖洋洋的。

如果說生物發光就像點亮一個(ge) 燈泡的過程，那麽(me) 它所需要的化學物質就像是這個(ge) 燈泡的燈絲(si) 。那麽(me) ，點亮“冷光”所需要的燈絲(si) 是什麽(me) 呢？

發出“冷光”的雪茄達摩鯊（來源：[4]）

從(cong) 化學的角度來說，海洋生物能夠發光主要依托於(yu) 兩(liang) 種獨特的化學物質，即熒光素和熒光素酶（或是光蛋白）。有趣的是，海洋生物中能夠產(chan) 生熒光的不同物種們(men) 彼此發光原理各有差異，但這是否與(yu) 物種的進化有關(guan) ，還屬於(yu) 人類研究的未知範疇。盡管人們(men) 已經初步揭開了海洋生物發光的麵紗，但海洋生物合成熒光素的完整合成途徑仍不為(wei) 人所知，因而熒光素的起源至今還未能破解。

熒光素/熒光素酶發光原理（來源：[11]）

同時，生物使自己發光的途徑也各不相同。有些生物通過自己產(chan) 生熒光素來發光，比如說發光生物甲藻；而有些生物本身並不能合成熒光素，但卻可以通過吃掉其他的生物或者與(yu) 它們(men) 共生來吸收熒光素，比如說魷魚，它們(men) 的光器官中的與(yu) 它們(men) 共生的發光細菌能讓它們(men) 發光。

與(yu) 發光細菌共生的夏威夷短尾魷魚（來源：水下攝影師托德•布瑞特(Todd Bretl)拍攝的一組短尾魷魚）

第二步：開關(guan)

我們(men) 把能夠讓生物發光的化學物質比作是一個(ge) 燈泡中的燈絲(si) ；那麽(me) 促使生物最終發光的生物行為(wei) 或是生態條件就相當於(yu) 點亮燈泡的開關(guan) 。前麵我們(men) 已經介紹了點亮“冷光”的化學物質，那麽(me) 能夠作為(wei) 開關(guan) 的生物行為(wei) 和生態條件又有哪些呢？

一般我們(men) 可以把它大致分為(wei) 兩(liang) 種：一種是生物自發性地發光；另一種是生物受到環境的影響而發光。

在海洋中，生物們(men) 出於(yu) 捕食、尋找配偶、防禦甚至是識別同類的本能，它們(men) 會(hui) 自發性地放出熒光。下麵來給大家舉(ju) 幾個(ge) 有趣的小例子吧。

長相醜(chou) 陋的鮟鱇魚其實擁有著一個(ge) 非常小巧漂亮的“小燈籠”，我們(men) 也叫它擬餌。看到這個(ge) “小燈籠”的名字，想必大家已經猜到了它的作用。帶著“小燈籠”的鮟鱇魚，常常能夠引誘到一些弱小的生物們(men) ，這些生物們(men) 雖然看到了鮟鱇魚頭頂的微光，卻沒看到下方的凶險，於(yu) 是就這樣成為(wei) 了鮟鱇魚的腹中之食。

慘入鮟鱇魚之口的魷魚（來源：[4]）

同時，我們(men) 常常認為(wei) 烏(wu) 賊們(men) 噴出的是黑色的汁液，它們(men) 能夠讓捕食者困在黑暗中。但是生活在深海的許多烏(wu) 賊噴出的並不是黑色的汁液。例如吸血烏(wu) 賊，它噴出的其實是發光的粘液，並以此迷惑捕食者，給自己爭(zheng) 取逃脫的時間。還有海蛇尾，它們(men) 也能夠發光，並且當遭遇捕食者時，它們(men) 能夠分離身體(ti) 的一些發光部位來分散捕食者的注意力。

會(hui) 發光的海蛇尾（來源：[6]）

另外，不少生物們(men) 也利用發光來在海洋中隱蔽自己。一些生物則通過發光，讓自身與(yu) 環境的顏色融為(wei) 一體(ti) ，以此達到偽(wei) 裝的效果，這種行為(wei) 我們(men) 可以稱之為(wei) “反照明”（counterillumination），也有人稱它為(wei) “發光消影”。

刀鯊能夠通過發光讓獵物和掠食者以為(wei) 它是隻小魚

（圖片來源：[7]）

對於(yu) 鯊魚來說，它們(men) 還能通過發光來識別同類。它們(men) 通過吸收高能階的藍光，經過轉換後再以綠光反射出去，這種光通常人的肉眼是看不到的，必須仰賴儀(yi) 器才能觀察得到，但對於(yu) 鯊魚們(men) 來說，這種光隻有同種鯊魚可以彼此看見，是識別同類相當有效的“二維碼”。

鯊魚不同位置的熒光擁有不同的作用（原圖來源：[12]）

當然，海洋中的生物們(men) 還有很多適應環境的發光現象。例如大多數海洋生物隻能辨識藍綠色的光，它們(men) 無法識別黃色、紅色或者紫色。又例如，櫛水母的保護光可以使它被半透明捕食者吞食後，讓這些捕食者發出光芒，使它們(men) 暴露在更高級的捕食者中，這種保護光也被稱為(wei) “犧牲標簽”。

發出虹光的櫛水母（來源：百度百科）

總結來說，上述的生物自發性的發光行為(wei) ，可以用下麵這張圖簡略地概括。

原圖片來源：[8]

除了生物自發性地發光，一些生物在受到刺激後，也會(hui) 發出熒光。

比如說鹽度的下降，可以迫使一些能夠發光的藻類發光。當它們(men) 發光時，在黑暗的海洋裏就像是粉紅色或者是綠色的光點，這種發光現象我們(men) 也叫做火花型發光。

另外一種我們(men) 稱為(wei) 閃光型發光，是由水母等一些大型動物受到刺激後發光的現象。

維多利亞(ya) 多管發光水母（來源：[9]）

而我們(men) 最開始提到的Milky seas, 是一種海洋會(hui) 發出連續的光的現象，我們(men) 也叫它彌漫型發光。科學家們(men) 認為(wei) ，這很可能是由於(yu) 海洋表麵的發光細菌造成的。當然，這種現象形成的條件非常苛刻，必須有數百萬(wan) 的細菌存在的同時，其他條件也要非常適宜。同時，Milky seas還能夠被衛星觀測到，這張照片中的藍發光斑有將近300km長，覆蓋麵積有夏威夷群島那麽(me) 大！

衛星照片中的Milky seas（來源：[10]）

近在遲尺的發光海洋

從(cong) 我們(men) 人類角度來說，會(hui) 發光的海洋生物給我們(men) 帶來最直觀的影響當然是視覺上的盛宴。海火的夢幻景象仿佛童話親(qin) 臨(lin) 人間，每當它們(men) 出現，就會(hui) 迅速登上新聞，吸引人們(men) 的視線——星辰墜海，不再是文字，而是實實在在的浪漫。而離我們(men) 時間和空間上距離最近的一次，就是近期出現在廈門的筼簹湖和音樂(le) 廣場的“藍眼淚”。

廈門網友鏡頭下的“藍眼淚”（圖片來源：維基百科）

但另一方麵，想要產(chan) 生“藍眼淚”的條件可能是非常苛刻的，同Milky seas類似，它需要發光生物的濃度相當高，並伴隨一些例如海水翻湧等條件，而這同時也給我們(men) 帶來了生態環境上的隱患。一些說法認為(wei) ，“藍眼淚”的出現很可能意味著海水中一些營養(yang) 因子含量上升，使得發光生物的數量大量上升，換句話來說，這可能是赤潮發生的先兆。

而對於(yu) 學術研究來說，發光的海洋生物們(men) 也指引著科學家們(men) 在研究生物發光領域中不斷摸索前進，正如《了不起的蓋茨比》中蓋茨比所信奉的那盞綠燈般不停地閃爍著，牽引著科學家們(men) 逆水行舟，行至魂縈夢繞之所。科學家們(men) 在研究發光水母時，他們(men) 奇跡般地發現了另一種物質，而它就是學術界今天所熟知的綠色熒光蛋白（GFP）。

綠色熒光蛋白（來源：百度百科）

或許你還記得，生物課本中那隻會(hui) 發光的綠色熒光小鼠就是綠色熒光蛋白基因導入的產(chan) 物。綠色熒光蛋白在學術界中的應用是如此之廣，以至於(yu) 2008年的諾貝爾化學獎評獎委員會(hui) 成員在評價(jia) 它時，他們(men) 親(qin) 切地稱它“照亮了生物學研究的未來”。

你相信嗎？北歐神話中有一個(ge) 古老的傳(chuan) 說，它說人的一生隻要看到一道綠光，那麽(me) 他許下的願望都會(hui) 實現。很多人會(hui) 想，那一定是極光。但我想，相對於(yu) 天空，海洋中生物發出的微光，又何嚐不是我們(men) 人生中所期待的那道綠光呢？

參考文獻

[1]https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/bioluminescence/

[2]https://blog.sciencenet.cn/blog-3500-620374.html

[3]https://www.ngchina.com.cn/animals/facts/10045.html

[4]https://post.smzdm.com/p/ag87r6x3/

[5]https://www.bbcearth.com/blog/?article=the-mystery-of-the-milky-sea

[6]https://m.sohu.com/a/150202679_473428/?pvid=000115_3w_a

[7]https://edu.glogster.com/glog/2016-lyndon-m-la-7-cookie-cutter-shark/2jvg4tp6s9t?=glogpedia-source

[8]www.annualreviews.org

[9]https://coldwater.science/project

[10]https://seahistory.org/sea-history-for-kids/milky-seas/

[11]https://m.sohu.com/a/333336548_120229188/?pvid=000115_3w_a

[12]：https://sharkdevocean.wordpress.com/2017/05/04/meet-the-deep-sea-shark-that-uses-lightsabers-for-protection/

來源：海洋媒體(ti) 實驗室


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