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Ref. Haddock SH, Moline MA, Case JF. Bioluminescence in the sea[J]. Annual review of marine ence, 2010, 2(1):443.

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深海的生命之光

The deep-sea fish Aristostomias has more than one light organ.

(Illustration ? Steven Haddock)

光線大概在海面200米以下基本就衰減沒了，深海基本上是漆黑一片的，大部分深海生存的海洋生物都是在摸黑生活。這樣的暗黑環境里，要找到號令海洋的三叉戟基本不現實（推薦電影“海王”）。在這不見天日的環境里，生物幾乎是誰也看不清誰的，但是不代表大家誰也感知不到誰。深海環境中溫度低、營養物質稀少、生物密度比較小、深海空間極其廣闊，換句話說這樣的環境下找對象是件比較困難的事情。它們是如何相互傳遞信息，實現種族繁衍的呢。視覺在陸地環境中是無比重要的器官，視覺接收了生活中的大部分信息。在深海這樣漆黑一片的環境中，視覺器官朝著兩個方向演化，一部分感覺反正用不到眼睛還消耗寶貴的能量不如退化掉，另外一部分則拼命加強視覺器官進化出了燈泡大的眼睛。為了適應深海環境，進化的力量是難以想象的。

生物說我需要光于是有了光！

深海也并不是嚴格意義上的無光，依舊有很多生物進化出了發光的能力。這種產生光的方式稱為“生物發光”（Bioluminescence），生物發光是一種特殊類型的化學發光，化學能幾乎全部轉變為光能。這樣的能量轉化效率也只有生物才能進化出來。誰要是能把熱機的能量以這樣的效率轉換為機械能，諾貝爾獎想要多少給多少。生物發光的一般機制是：由細胞合成的化學物質，在一種特殊酶的作用下，使化學能轉化為光能。這種發光方式和常見的熒光是不同的，熒光是需要有外源光線刺激的。

熒光是一種光致冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進入激發態，并且立即退激發并發出出射光（通常波長比入射光的的波長長，在可見光波段）；一旦停止入射光，發光現象也隨之立即消失。具有這種性質的出射光就被稱之為熒光。一般以持續發光時間來分辨熒光或磷光，持續發光時間短于10-8秒的稱為熒光，持續發光時間長于10-8秒的稱為磷光。在日常生活中，人們通常廣義地把各種微弱的光亮都稱為熒光，但其中的發光原理可能是不同的。

海洋中會發光的生物類群很多，從細菌到單細胞的原生動物到魚等廣泛存在

有些研究對生物發光的機制進化作了些研究，粗略估計生物發光在現存生物中進化了至少40次，可能超過50次。有些生物的發光現象并不是依靠自身的化學反應完成的，有些就是借雞下蛋，依靠共生的細菌發光。

生物發光的生物學功能

光學信號的功能可以分為進攻、防御以及求偶三大類。不同的信號類型在表現方式上也各不相同。當然，有些生物發光的功能尚不清晰，只能任你猜。有些鮟鱇魚可以依靠頭頂的發光器來誘捕食物。有些多毛類環節動物可以分泌發光的黏液，功能不明確。

生物光的光譜特點

雖然產生生物光的類群很多，但是：光譜范圍一般在藍綠光之間，集中在波長470nm處。

磷蟲

***REF. Deheyn D D, Enzor L A,Dubowitz A, et al. Optical and Physicochemical Characterization of the LuminousMucous Secreted by the Marine Worm Chaetopterussp.[J]. Physiological and Biochemical Zoology, 2013,86(6):702-705.

磷蟲是海洋發光環節動物物種的一種。通常棲息于不透明的革質棲管中，但是也有浮游生活的磷蟲(Chaetopterus pugaporcinus)，靠粘液袋過濾水流中的食物。

磷蟲有發光腺體，分泌發光粘液。當其受到神經刺激后會就可以發出明亮的生物光。當受到外界刺激時，觸角、翼狀葉、圓扇葉邊緣、后區疣足背葉都能分泌發光蛋白，尤以體中部背面最亮。發光蛋白可沿體背的纖毛溝輸往頭部至口，從口中噴出藍綠色的光帶。但是這種行為卻和其求偶、防御、捕食沒有什么關系。產生這種適應的機制尚不清楚。

磷蟲的光譜一般455nm（藍光）；淺海底棲生物500-540nm（綠光）；深海和大洋的發光生物的光440-500nm （藍色）。很有意思的現象。磷蟲的生物光源自一種生物蛋白，該蛋白大概是刺胞動物的發光蛋白的5倍大。該蛋白的發光和分子氧無關而和粘液自身的物化性質有關聯。

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生物光都是細菌產生的嗎？

——不都是，盡管有些魚的發光器里的確是發光細菌，但是更多的發光生物是利用自身的化學物質進行生化反應產生生物光

生物發光和熒光有區別嗎？

——有區別。熒光的能量來源是外來的光源刺激（激發光），沒有激發光刺激熒光就會消失