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螢火蟲螢光閃爍奧秘 科學家解析

中央社/ 2014.12.27 00:00
(中央社記者陳至中台北27日電)生物發光不稀奇,螢火蟲能發出「閃爍」的螢光,學問就大了。台灣、瑞士科學家合作,利用X光三維成像技術,成功解析了螢光閃爍的機制,關鍵在於間歇性的氧氣供給。

科學家很早就瞭解螢火蟲產生螢光的原理,螢光蛋白、酵素也已被大量應用於人類生活之中。然而螢火蟲最大的奧秘,在於能讓螢光「閃爍」,達到群體聯繫的目的,其中機制科學界有許多不同的假說。

其中一個假說,認為一氧化氮與粒線體的作用,控制了螢光的「開」和「關」。螢火蟲發光時,氧氣會透過複雜的氣管系統,傳送到發光細胞中,氧氣消耗殆盡後,就不發光,如此反覆形成「閃爍」的螢光。

中央研究院物理所研究員胡宇光、清華大學生命科學系教授李家維,與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)等研究團隊合作,利用「同步輻射X光顯微鏡」觀察螢火蟲的發光器,將氣管系統數值化處理,精確算出氧氣到達發光細胞的流量,進而驗證上述假說。

研究團隊指出,螢火蟲不發光時,粒線體會消耗所有氣管系統提供的氧氣,完全阻隔氧氣進入發光系統。要發光時,則靠粒線體的「鈍化」,使發光系統得到足夠氧氣,進而發出螢光。

研究團隊透過測量,精確計算出螢光發光的能量消耗,證實間歇性的氧氣供給,就是控制螢光「閃爍」的機制。胡宇光說,這次研究是以「物理角度」研究生物,傳統生物觀察,無法對活體昆蟲做超過光學解析度的影像分析,而同步輻射X光技術卻做到了。研究成果發表於國際知名物理期刊「物理評論快報」(PhysicalReview Letters)。

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