單反相機(jī)長(zhǎng)曝光拍出來(lái)的熒光海是夢(mèng)幻的（圖3），而在光學(xué)顯微鏡下的夜光藻是胖嘟嘟的（圖4）。

圖4顯微鏡下的夜光藻

夜光藻長(zhǎng)著圓球形的身體，高度囊泡化，有一個(gè)能輕微活動(dòng)的觸手，能將外界小型浮游植物或有機(jī)顆粒送入胞口內(nèi)，在細(xì)胞內(nèi)形成食物泡進(jìn)行消化。其原生質(zhì)集聚于胞口附近，原生質(zhì)中有一個(gè)核。它們個(gè)頭較小，其細(xì)胞直徑為0.15至2毫米，在白天人們用肉眼也能發(fā)現(xiàn)它們的存在。

夜光藻為什么能發(fā)光？

夜光藻發(fā)光其實(shí)是一種保護(hù)機(jī)制，它的天敵是橈足類節(jié)肢動(dòng)物，突然發(fā)光可以嚇退它們，或者用光線把更大的動(dòng)物引來(lái)，先把橈足類動(dòng)物吃掉。

目前已知的生物發(fā)光體系的發(fā)光機(jī)理分為兩大類，一類是熒光素—熒光素酶體系，另一類是由Ca2+觸發(fā)發(fā)光蛋白機(jī)制。夜光藻的發(fā)光機(jī)制屬于前者。

在熒光素-熒光素酶體系中，發(fā)光底物熒光素（Luciferin）和熒光素酶（Luciferase）是分開的。當(dāng)夜光藻表面受到外界壓力刺激，會(huì)產(chǎn)生一系列的信號(hào)分子，使得熒光素在熒光素酶的作用下，被氧氣氧化產(chǎn)生高能量的含氧熒光素，接下來(lái)釋放能量，變成氧化熒光素，在此過(guò)程中大部分能量轉(zhuǎn)化為光（圖5），在這個(gè)過(guò)程中熒光素酶是可以反復(fù)利用的，只會(huì)消耗熒光素底物。陸地上的昆蟲、蠕蟲、細(xì)菌和海洋中的軟體動(dòng)物、細(xì)菌、魚類等發(fā)光生物的發(fā)光機(jī)理都是這樣的。

圖5 熒光素酶體系發(fā)光機(jī)理（Tsarkova A S et al。， 2016）

由Ca2+觸發(fā)發(fā)光蛋白機(jī)制，它主要特征是在發(fā)光前底物和發(fā)光蛋白是不分離的。例如，發(fā)光水母在有氧和無(wú)氧的條件下均能發(fā)光，是因?yàn)樗阁w內(nèi)存在水母發(fā)光蛋白（aequorin）。發(fā)光蛋白復(fù)合體是由輔基蛋白和腔腸素（coelenterazine）分子通過(guò)過(guò)氧鍵鏈接形成的，Ca2+與發(fā)光蛋白復(fù)合體上的輔基蛋白（protein）結(jié)合后，發(fā)光蛋白復(fù)合體分解成脫輔基蛋白（apoprotein）和含有二氧雜環(huán)丁酮（dioxetanone）結(jié)構(gòu)的腔腸素分子，在釋放CO2后，形成酰胺腔腸素（coelenteramide）并伴有發(fā)光。脫輔基蛋白在完成這一系列反應(yīng)后還可以繼續(xù)與腔腸素結(jié)合形成發(fā)光蛋白復(fù)合體，輔基蛋白是可以重復(fù)使用的。

圖6 光蛋白酶體系發(fā)光機(jī)理（Tsarkova A S et al。， 2016）