萤火虫为何会发光?全世界萤火虫的系统发育关系如何?其祖先什么样?记者近日从中科院昆明动物研究所获悉,该所进化基因组学与基因起源学科组的一项最新成果,完善了亚洲萤火虫的系统发育研究,并为深入揭示全世界萤火虫的系统发育关系提供了重要数据。
生物荧光是进化生物学最有趣的现象之一,主要用于警戒和求偶交流。因此,自达尔文时期甚至更早,具有生物荧光的类群就吸引着众多生物学家。萤火虫是最著名的陆生发光生物,其中一些属的有限地理分布和种群稀有性,使得萤火虫的分子系统发育关系仍有诸多不确定性,限制了对生物荧光起源与进化这一有趣现象的探讨。
昆明动物研究所董志巍和刘贵春等与西双版纳热带植物园陈兴等合作,利用二代基因组浅层测序,对昆明动物研究所自2002年以来收集的共计15个属23种部分亚洲萤火虫样品进行了测序,获得了它们的线粒体基因组和核糖体DNA,其中11属22种萤火虫的线粒体基因组和核糖体DNA均为首次报道。深入研究表明,萤火虫的共同祖先具有成虫生物荧光。
此项研究日前在权威期刊《分子系统发育与进化》在线发表后,立即引起欧洲专家的关注,并表示愿意共享所拥有的大量标本,一起合作深入对包括萤火虫在内的叩甲总科昆虫进行研究。
萤火虫发光原理介绍:
萤火虫(英文:Firefly)又名夜光、景天、如熠燿、夜照、流萤、宵烛、耀夜等,属鞘翅目萤科,小型甲虫,因其尾部能发出荧光,故名为萤火虫。这种尾部能发光的昆虫,约有近2000种,我国较常见的有黑萤、姬红萤、窗胸萤等几种。
萤火虫的发光是生物发光的一种。萤火虫的发光原理是:萤火虫有专门的发光细胞,在发光细胞中有两类化学物质,一类被称作萤光素(在萤火虫中的称为萤火虫萤光素(Firefly luciferin)),另一类被称为荧光素酶。荧光素能在荧光素酶的催化下消耗ATP ,并与氧气发生反应,反应中产生激发态的氧化荧光素,当氧化荧光素从激发态回到基态时释放出光子。
反应中释放的能量几乎全部以光的形式释放,只有极少部分以热的形式释放,反应效率为95%,甲虫也因此而不会过热灼伤。人类到目前为止还没办法制造出如此高效的光源。
在虫的腹部下部有着很多白色斑块。其实是它的甲壳中对光透明的部分。在内部有一块白色的膜,可以反射光。所以在日间这个部位呈现白色。
发光的生物学意义:成虫利用物种特有的闪光信号来定位并吸引异性,借此完成求偶交配及繁殖的使命,少数萤火虫成虫利用闪光信号进行捕食,还有一种作用是作为警戒信号,即当萤火虫受到刺激时会发出亮光。