轻罗小扇扑流萤!顶尖成像技术首次揭开萤火虫发光之谜
2014-12-18 16:29:34 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯(慕雪/编译)“轻罗小扇扑流萤”,黑暗中的那点点星光自古便引得无数文人墨客为之挥毫泼墨。萤火虫这种“生物荧光”现象不仅非常有趣,同时在许多领域也具有应用潜力,例如药物测试、水污染监测甚至用夜光树或夜光植物照亮街道。那么,萤火虫是如何产生这些迷人的闪烁光芒的呢?来自瑞士洛桑联邦理工大学的乔治亚·马加里托和台湾中央研究院的Yeukuang Hwu以及台湾国立清华大学的研究者们共同合作,使用微断层摄影和透射x射线显微镜两项国际顶尖的成像技术首次揭开了萤火虫发光之谜。
萤火虫间通过发光来交流,当萤火虫身体内的一种被称为荧光素的化合物分解时,萤火虫就会发光,该反应需要氧气,但萤火虫怎样给发光细胞供氧却不得而知,因为萤火虫的发光器官是个极其复杂的系统。该发光器官被称为“灯笼”,位于萤火虫腹部,它看起来像一系列越来越小的管子,就像树上长出的树枝一样。这些管子的功能是向含有荧光素、可以发光的灯笼细胞提供氧气。使用先进成像技术,科学家们第一次揭开了萤火虫错综复杂的发光系统,如图所示,这些较大的通道分支成较小的通道,继而为萤火虫发光提供氧气,其中最小的通道直径只有万分之一毫米。研究人员得到了灯笼的整个结构并进行了氧分布的定量评估,研究表明,萤火虫从其他功能器官中转移氧气并将其运送到分解荧光素的反应中;具体地说,研究人员发现在细胞耗氧量减少、降低能源生产的同时,氧气供应转向发光。
这项研究是不仅第一次如此详细地展示了萤火虫“灯笼”的结构,也提供了它优先发光的明确证据。“我们使用的技术相比于传统不易区分软组织的X射线技术有明显优势。通过使用基于光强度的变化(相差)与光吸收(x射线)的方法,我们能对复杂的萤火虫灯笼进行高分辨率成像。”马加里托说。
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