微光照亮前路螢火指引未來(lái)

螢火蟲(chóng)是螢科昆蟲(chóng)的通稱，全世界約2000種，分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。螢火蟲(chóng)的腹部有七八節(jié)，腹部末端的下方有發(fā)光器，體內(nèi)的熒光素和熒光素酶反應(yīng)后產(chǎn)生黃綠色熒光，這便是螢火蟲(chóng)的發(fā)光原理。值得一提的是，在發(fā)光的過(guò)程中，三磷酸腺苷（即ATP）中的化學(xué)能95%轉(zhuǎn)化為光能，因此螢火蟲(chóng)的發(fā)光原理在科學(xué)技術(shù)上就有了很多重要的應(yīng)用。例如冷光燈與生物光學(xué)成像等。

冷光燈是一種采用冷光板作為光源材料的燈。同螢火蟲(chóng)一樣，冷光燈在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中不會(huì)發(fā)熱。由于它有功率小、照度高、基本不產(chǎn)熱的優(yōu)點(diǎn)，人們還稱之為“綠色照明燈”。在現(xiàn)代，它以極快的速度被應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。可見(jiàn)螢火蟲(chóng)發(fā)光原理的這項(xiàng)應(yīng)用的確很重要。

生物光學(xué)成像相較于冷光燈則更加歷史悠久。早在20世紀(jì)80年代末就有一些學(xué)者嘗試向生物體內(nèi)注射熒光染料，并結(jié)合內(nèi)窺實(shí)現(xiàn)光學(xué)測(cè)量，來(lái)分辨腫瘤的正常區(qū)域和病態(tài)區(qū)域。在1994年查爾菲等科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了熒光蛋白的成功表達(dá)后，熒光蛋白迅速被應(yīng)用于各種生物學(xué)研究中。

熒光素酶是另一類(lèi)重要的應(yīng)用于生物成像的生物發(fā)光物。這里的熒光素酶便是之前在螢火蟲(chóng)的發(fā)光原理中被提到的那種酶。1985年，小德維特等人首次克隆了匹拉里斯的熒光素酶基因，并在大腸桿菌中表達(dá)，從中獲得了具有活性的熒光素酶。1986年，他們又測(cè)定了熒光素酶的基因序列。隨后，各種熒光素酶基因相繼克隆成功。時(shí)至今日，科學(xué)家們已經(jīng)可以熟練運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)去檢測(cè)白鼠體內(nèi)的腫瘤了，而且這項(xiàng)技術(shù)可對(duì)細(xì)胞和活體內(nèi)的病毒等實(shí)現(xiàn)定量、實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)地觀測(cè)。

由上面的這兩個(gè)實(shí)例可以看出，螢火蟲(chóng)的發(fā)光原理已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，這不禁讓人驚嘆如此微小的螢火蟲(chóng)竟然還可以有這么大的作用。當(dāng)然，螢火蟲(chóng)身上也還有許多未解之謎，有待人類(lèi)去探索。螢火蟲(chóng)已經(jīng)為人類(lèi)未來(lái)的道路貢獻(xiàn)了光明，螢火蟲(chóng)的熒光也正照映著人類(lèi)科技不斷發(fā)展的夢(mèng)想。