陸地上會(huì)發(fā)光的生物少嗎?
或許你會(huì)覺(jué)得不少,甚至已經(jīng)躍躍欲試想要舉例,不過(guò)還是先等一等,我們這里所說(shuō)的“發(fā)光”是有前提的。目前陸地上已知的發(fā)光生物的確有不少,但其所發(fā)出的光可以分為兩類,一類為“熒光”,另一類為“自發(fā)光”。熒光生物的體內(nèi)存在著熒光蛋白,這些蛋白可以吸收特定波段的光,然后再向外釋放另一種波段的光,整個(gè)過(guò)程基本不需要消耗額外的能量,不會(huì)給生物自身帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān),所以大多數(shù)的陸地發(fā)光生物采用的都是這種模式。
螢火蟲雖然名字里有“螢火”二字,但它卻不是熒光生物,它是自發(fā)光的。
在螢火蟲腹部末端的發(fā)光器里存在著兩種特殊的物質(zhì),它們是“熒光素”和“熒光素酶”,當(dāng)氧氣通過(guò)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)光器之后,在熒光素酶的催化作用下,熒光素會(huì)與氧氣結(jié)合,并與細(xì)胞內(nèi)的三磷酸腺苷發(fā)生反應(yīng),進(jìn)而釋放出可見的光,因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程幾乎不產(chǎn)生熱量,所以螢火蟲所發(fā)出的光就是“冷光”,看起來(lái)與熒光生物類似,但其實(shí)它是實(shí)實(shí)在在的自發(fā)光生物。
三磷酸腺苷是細(xì)胞內(nèi)的能量分子,也就是說(shuō)螢火蟲發(fā)光的過(guò)程要消耗自身的能量,這其實(shí)就是將生物體內(nèi)在的化學(xué)能通過(guò)特定的形式轉(zhuǎn)化為了光能,所以螢火蟲發(fā)光是要耗能的。
能量對(duì)于野生動(dòng)物而言是非常寶貴的,而能量的獲取往往又不是一件容易的事情,因此除非能夠產(chǎn)生特別大的生存優(yōu)勢(shì),否則生物的演化趨勢(shì)都是趨向于“節(jié)能”的。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因,所以陸地上能夠自發(fā)光的生物是非常少的,螢火蟲算是一個(gè)特例。
然而,自發(fā)光的生物雖然在陸地上十分罕見,但在海洋中卻比比皆是。
目前海洋中所有會(huì)發(fā)光的生物中,具備自發(fā)光能力的生物大概占到了50%,而在深海區(qū)域,自發(fā)光生物的比重更是超過(guò)了90%。為什么會(huì)這樣呢?一種觀點(diǎn)認(rèn)為“發(fā)光”會(huì)給深海生物提供極大的生存優(yōu)勢(shì),掠食者可以通過(guò)發(fā)光來(lái)誘捕獵物,而處于弱勢(shì)地位的生物也可以通過(guò)突然發(fā)光,來(lái)驚嚇和驅(qū)離捕食者。孤立地來(lái)看,這種說(shuō)法是有道理的,但這種優(yōu)勢(shì)本質(zhì)上是黑暗賦予的,而黑暗不止深海里有,陸地上也有。
在陸地上,黑暗與光明各占據(jù)一半的時(shí)間,有很多動(dòng)物都是在夜晚活動(dòng)的,而在南北極地區(qū),更是會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的極夜現(xiàn)象,此外,陸地上的洞穴生態(tài)系統(tǒng)更是終日處于黑暗之中,一點(diǎn)也不比深海的情況好。
也就是說(shuō),在這些黑暗的環(huán)境下,海洋生物可以通過(guò)發(fā)光獲得的生存優(yōu)勢(shì),陸地生物一樣也可以,可陸地上就是沒(méi)有像海洋中一樣演化出那么多的自發(fā)光生物,這一點(diǎn)著實(shí)令人費(fèi)解。是陸地生物演化的時(shí)間不夠長(zhǎng)嗎?也不是。
生命起源于海洋,海洋生物的演化時(shí)間自然是比陸地長(zhǎng),但發(fā)光這種能力所需的演化時(shí)間其實(shí)并不長(zhǎng)。
有一種解釋似乎較為合理,生物的自發(fā)光過(guò)程本質(zhì)上是一種生物化學(xué)反應(yīng),這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中除了會(huì)產(chǎn)生光,還會(huì)產(chǎn)生一些副產(chǎn)品,這些副產(chǎn)品對(duì)于生物本身而言是有害的,但這一問(wèn)題大??梢詭椭鉀Q,因?yàn)楹K軌驇椭镅杆偾宄蛳♂屵@些有害物質(zhì),減少它們對(duì)細(xì)胞的毒害作用,而陸地生物就不同了,因發(fā)光而生成的有害物質(zhì)不能及時(shí)排出,長(zhǎng)期在身體中積聚會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的健康問(wèn)題。當(dāng)然,這也只是一種猜想。
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