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主题：【纪念西西河开流四周年-原创】“性之光”（上） -- 爱莲
许多人都有童年捉萤火虫的经历。夏天，夜幕刚刚降临的时候，在乡间的小河边、树林里，忽明忽暗的萤火虫，或成双成对、或三五成群，迎风飞舞、此起彼伏。小伙伴们追寻着荧光的轨迹，你追我赶，尽情嬉戏，
不仅乡间的顽童少年爱抓萤火虫，即便是像杜牧那样的文化人，一旦碰到了，难免也要“轻罗小扇扑流萤”。
小小的虫子，微弱的光亮，捉则捉矣，捉到了能派什么用场吗？
照明，当灯使！一只萤火虫不够亮，许许多多的萤火虫凑到一处，便胜过蜡烛，“夜风吹不灭，秋露洗还明”。晋朝的车胤曾用它来照明读书，“囊萤夜读”的故事说的就是车胤小的时候，因为家里穷，买不起点灯照明的油，便捉了许多萤火虫，装在能透光的纱布袋中，用来照明读书。因为勤奋，车胤后来成了很有学问的人。
古人还想出了用萤火虫诱渔、捕鱼的方法。《古今秘苑》里载有“取羊膀胱吹胀晒干，入萤百余枚，系于罾足网底，群鱼不拘大小，各奔其光，聚而不动，捕之必多。”这样的技术可谓是高效益、底成本，既安全又节约了能源，应该古为今用，大力推广。
不仅平民百姓喜欢萤火虫，历朝历代的皇帝对它也情有独钟。那个风流种子隋炀帝发明了一则游山的高招，他用盛粮的斛收集萤火虫，于傍晚时分乘着酒甜兴浓之时，开笼放萤，霎时光照山谷，似万盏灯火齐明，皇帝与贵妃宫女们便在山坡上行乐。
那荒淫无度的隋炀帝那里知道，他这一乐，那许许多多的萤火虫却是没法乐了。
这话怎么讲呢？
萤火虫并不以他人之乐而乐，它们发光，也不是与人为便，而是有它们自己的目的和用途的。它们所发出的荧光，是异性间求爱的信号，是为了寻找配偶、寻求交配的。那荧光其实是不折不扣的“性之光”。
与自然界的火光有所不同的是，这种“性之光”有光却无热，萤火虫并不会因为发光而将自己的身体灼伤。与白炽灯的灯光相比，这“性之光”可以称得上是“冷光”。因为不产生热量，所以效率很高，能光转化率几乎是100％。
“性之光”的颜色多数为蓝绿色，也有黄色、橙色和红色的。这是由于不同种类的萤火虫的荧光波长不同所致，其范围在450～700纳米之间。
萤火虫的种类繁多，我们通常所说的“萤火虫” 其实是鞘翅目萤科昆虫的通称。全世界有萤火虫有二千多种，他们的共同特点是，活动范围一般不会离水源太远。这是因为许多种萤火虫的幼虫是在水中生活的，经过蛹再变成成虫，而性成熟了的成虫，为了求偶SEX，才发光。
虽说萤火虫的雄虫和雌虫都能发光，但雄虫更为活跃，主动四处出击吸引异性，而雌虫往往只发出应答讯号，守株待兔。雄萤腹部有2节发光，而雌只有 1节发光。发光是耗能运动，它们不会整夜发光，一般只维持2至3小时。所以在夏夜，往往是天刚刚黑的时候，那时它们体力充沛，战斗力强，到了半夜时分，便纷纷偃旗息鼓了。在这一点上，与人类并无不同。
萤火虫的光信号因种而异，在长度和节律上是不一样的。多数种类的光是一闪一闪的，而个别的则能持续发光。不同的种之间一般不会搞错，万一弄错了，那“性之光”便不那么有性趣了。
在北美州， 有一种叫“虎头女士”（Photinus）的萤火虫，其雌、雄性虫都有发光器，雌雄识别的关键是，雌虫在接收到雄虫的光信号后，相隔两秒应答。不幸的是，它们的近亲，“虎头力士”（Photuris）的雌虫可以模仿“虎头女士”雌虫的光信号，以假乱真。可怜那“虎头女士”的雄虫寻着“性”号“性”冲冲地赶去，等待它的，却不是它想像中的美事，而是虎口，有去无回。
“虎头力士”雌虫有一套完整的诱捕不同种类的“虎头女士”雄虫的光信号编码，一旦对号入座了，表哥、表弟们便被食之无遗。
“虎头力士” 吃什么不好，为什么偏偏要吃“虎头女士”呢？
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原来“虎头女士” （Photinus）体内有一种令蜘蛛畏惧的“荧光不乏羹”（lucibufagins），是“虎头力士” （Photuris）体内所没有的。而这种“荧光不乏羹”令萤火虫的天敌蜘蛛惧怕，“虎头力士”通过诱捕“虎头女士”，以获得 “荧光不乏羹”，此保护自己。
蜘蛛爱吃没有“荧光不乏羹” 的“虎头力士”萤火虫
蜘蛛碰到带有“荧光不乏羹” 的“虎头女士” （Photinus）萤火虫绕着走
“虎头力士”的这种行为虽然令人不齿，但为了求生，也是不得已而为之，有情有可原的一面。与这种血淋淋的自相残杀相比，个别种类的萤火虫却能相互协调，同类之间同步发光，远远看去，蔚为壮观。
光是由能量转化而来的，那萤火虫又是如何将体内的能量转化成光的呢？
在每个萤火虫的腹部都有专门的发光细胞，而在每个发光细胞内，都有一种被称作荧光素的化学物质，它是一种相对简单的化学分子，是发光所必需的。这种荧光素只有萤火虫才有，而不种类的萤火虫的荧光素在结构也是有所不同的。
在细胞内，只有荧光素还不能发光，还需要一种非常重要的叫做荧光素酶的“催化剂”，荧光素只有在荧光素酶的催化下，通过消耗ATP ，并与氧气发生反应，生成激发态的氧化荧光素之后，才有发光的可能。当氧化荧光素从激发态回到基态时，便释放出光子，那便是我们看到的荧光。这个反应所释放的能量几乎全部以光的形式释放，不产生热能，是非常高效的能光转换。
目前，像荧光素这样简单的分子完全可以通过化学方法合成，ATP也可以从试剂公司里买到，氧气更是取之不竭、用之不完，只要有了荧光素酶，我们便可以模仿萤火虫，人工制造“性之光”。
在这里，荧光素酶是关键，它虽然起的是“催化剂”的作用，可与传统意义上的催化剂相比，却复杂得多。
荧光素酶是什么样子的呢？
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普通的萤火虫 “虎头女士”的荧光素酶是由自下列的550个氨基酸所组成的蛋白质：
61 vrlaeamkry glntnhrivv csenslqffm pvlgalfigv avapandiyn erellnsmni
121 sqptvvfvsk kglqkilnvq kklpiiqkii imdsktdyqg fqsmytfvts hlppgfneyd
181 fvpesfdrdk tialimnssg stglpkgval phrtacvrfs hardpifgnq iipdtailsv
241 vpfhhgfgmf ttlgylicgf rvvlmyrfee elflrslqdy kiqsallvpt lfsffakstl
301 idkydlsnlh eiasggapls kevgeavakr fhlpgirqgy gltettsail itpegddkpg
361 gvgkvvpffe akvvdldtgk tlgvnqrgel cvrgpmimsg yvnnpeatna lidkdgwlhs
421 gdiaywdede hffivdrlks likykgyqva paelesillq hpnifdagva glpdddagel
481 paavvvlehg ktmtekeivd yvasqvttak klrggvvfvd evpkgltgkl darkireili
541 kakkggkskl
它的理论分子量为60745 道尔顿（Da），差不多相当于5062个碳原子加在一起的重量。我们知道，不同的蛋白质之间的差别在于其氨基酸的组成和排列上的差异，这550个氨基酸按照这样的顺序串在一起后，在细胞内并不是线条状存在的，而要形成特有的立体结构，以便执行催化发光的功能：
当然，这只是一个示意图，其真实的分子尽管“很大”，还是不可能用肉眼看到的，就连最高级的电子显微镜也不成。但通过它的催化，生成了光，我们便可以知道它的存在。如果光线太微弱的话，我们可以通过精密的仪器来测量。这便是生物医学研究中常用的“荧光素酶分析”。自上个世纪八十年代中叶，荧光素酶基因被克隆之后，便有了荧光素酶分析，其应用越来越广泛，取代了许多以前要通过使用同位素才能进行的分析。这样，源于萤火虫的“性之光”为人类所用，不仅促进了生物医学科研，还大大减少了环境污染。
荧光素酶很奇妙，它又是从何而来的呢？另人不可思议的是，通过同源性检索发现，荧光素酶竟然与酰基辅酶A合成酶（Acyl-CoA synthetases）是同类，而酰基辅酶A合成酶几乎存在于所有的生物细胞内，萤火虫很巧妙地对一个普通的执行脂肪代谢反应的酶进行了改造，使之适用于催化一个截然不同的发光反应，真实独具匠心！
根据三个核苷酸（DNA)编码一个氨基酸的原则，编码荧光素酶的基因是这样的：
注意到没有，这里面一共1653个字母，但只有ACGT四种，它们分别代表四种核苷酸：
能制造蛋白质的基因被称之为结构基因，自然界的每个结构基因都始之于ATG，终于TAA（或TAG／TGA），荧光素酶并不例外。当然了，在荧光素酶基因上，还有一条相应的没有编码意义的“付链”。“付链”是相对于“正链”，也就是编码的DNA序列而言的。在“付链”上，A跟“正链”上的T配对， T跟“正链”上的A配对，C跟“正链”上的G配对，G跟“正链”上的C配对。“正链” 与“付链”绞合在一起，形成双螺旋结构：
自荧光素酶基因被从萤火虫的基因组里克隆了出来之后，便有人动了在其他生物体内生产荧光素酶， 使之像萤火虫那样发光的想法。八十年代中期，国内某著名教授在他编写的教科书的序言里曾预言，如果将荧光素酶基因在植物上表达，便可以培育出光灿灿的植物，这样的植物种在大路两侧，可以取代路灯。
在植物上表达外源的基因，甚至生产干扰素那样的珍贵药物都已经实现了，那么，二十多年来，为什么没有见到能做路灯的植物呢？
其实，曾经有人成功地将荧光素酶基因“转”进了烟草，并让烟草发光。不仅如此，甚至有人还搞成了发光的老鼠：
如果有一天，你晚上走路的时候，碰到了这么一群发光的老鼠，会有什么感想呢？会不会也像捉萤火虫那样，冲上前去“轻罗小扇扑老鼠”呢？只怕是小扇子的力道不够，要用大扇子，越大越好！
请准备好！
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这第二张照片真NIU，向摄影师致敬。
时间太久远了，感觉撞死在俺车窗上虫子的半衰期蛮短的，大夫可否就说一二。
这个荧光素跟GFP有什么联系吗？
悄悄问一声儿，在您未来的大作---“生命的传递”(俺杜撰的)里，是不是要砍掉一大块儿了？
这个DNA的结构图也忒差了，还是protein好看。
还得带上老鼠夹子不成？ 
你这篇“下”里的部分内容怎么看起来象有十只猴子在键盘上跳了个桑巴呢？
不知道是不是直接从pubmed上考下来是不是让然维持原来的字体。不过在word里用new carrier字体就可以保持上下同样大小。
神奇啊。。
“斧头力士”雌虫有一套完整的诱捕不同种类的“虎头女士”雄虫的光信号编码，一旦对号入座了，表哥、表弟们便被食之无遗。
“虎头力士” 吃什么不好，为什么偏偏要吃“虎头女士”呢？
是力士吃女士
阅读此文之后大大的受了教育，知识文化水平大有提高。
萤火虫在俺们这里到处都是，一不留神就拍死一个。还好，他们木有绝种之虞，俺也不用太内疚哈……
那么，如果有一天荧光素酶运用到植物体内做路灯了，是不是也只能维持照明2-3小时呢？
俺也喜欢萤火虫，但是俺不敢逮，因为...从小就最怕昆虫，呵呵，看照片可以。