长江日报大武汉客户端3月9日讯（记者周劼 通讯员晏华华）“小小萤火虫，飞到西，飞到东，这边亮，那边亮，好像许多小灯笼”。萤火虫是童年的美好回忆，也是田园夏天里的诗意和乡愁。暗夜里召唤另一半，萤火虫为爱而发光，大家已经了解了很多，但它怎样发光，又如何控制发光，却一直是个未解之谜。日前，M88体育-明升M88体育付新华教授研究团队发表最新研究成果，终于揭开了萤火虫发光的奥秘。
付新华拍摄的萤火虫作品。
就像歌曲里唱到：“分享不到温暖仍努力去发亮，直到流金似的岁月留在星空”，发光是两性萤火虫求偶交配的信号。该研究论文第一作者兼通讯作者、中国内地第一个从事萤火虫研究的博士、M88体育-明升M88体育付新华教授接受长江日报记者采访时介绍说，雌雄萤火虫都可以发光，求偶过程中，雄萤飞行时发出展示性寻偶闪光信号“你在哪儿，你看我帅不帅？”，而雌萤则在草丛中静止且腹部卷曲朝空中发出稳定的单脉冲回答闪光信号“来吧，我在这里”。“隔花阴人远天涯近”，雌雄萤经过短暂的闪光交流后就可以修成正果。每种萤火虫都具有自己独特的闪光频率，就像每一段幸福的爱情其实也各有不同，“有很多生物都会发光，但萤火虫发光的独特之处在于它进化出了能精确控制闪光频率的成虫发光器，用于两性成虫之间的通信信号。”
付新华在拍摄萤火虫。本人供图
据此前的其他研究发现，从缅甸琥珀中发现的萤火虫的一个“老祖先”白垩光萤科的第1—3节腹板上可见明显浅色明亮区域。由此推测，在1亿年前，萤火虫就已经学会了发光。付新华梳理了萤火虫的进化历程后表示，萤火虫的发光器官是着生在腹部的发光器，分为球形的幼虫发光器和带状或半圆形的成虫发光器。萤火虫在进化中获得了发光的能力，可能和消耗过量的有害活性氧有关。而萤火虫将这种能力巧妙利用，成为幼虫警戒天敌的利器。幼虫发光器在成虫阶段消失，同时再进化出成虫的发光器。萤火虫幼虫发光器和成虫发光器是各自独立进化的。
付新华拍摄的萤火虫作品。
“萤火虫成虫发光器的发育机制和闪光控制机制是萤火虫研究中两个最基本的问题，也是最难的问题。”付新华说，一直以来，科学家对萤火虫的研究方向都围绕着萤光素酶和荧光素展开。2018年开始，付新华带领团队成员朱馨蕾利用比较基因组学、比较转录组学及基因干扰等技术，对我国独有的一种水栖萤火虫水萤属雷氏萤的早、中、晚期发光器进行研究，锁定了“Homeobox转录因子”。这是一类发育调控基因，掌管着动物形体的发育，包含近百个基因，其中有两个关键的转录因子“AlAbd-B”和“AlUnc-4”通过互相协作，启动并调控萤光素酶，让萤火虫发光，而其中任何一个转录因子丧失功能，都会导致萤火虫发不出光。
萤火虫的发光器。
萤火虫发的是一种生物化学反应的“冷光”，由萤光素酶（一种发光蛋白）、荧光素、氧气、镁离子、腺嘌呤核苷三磷酸等经过高效生化反应而产生。萤火虫的发光器就像一个精密的反应炉，付新华比喻说，“过氧化物酶体”就是燃烧的炉体，而“三磷酸腺苷”等就是燃料，萤光素酶是燃料里的助燃剂，有了它大火才能熊熊燃烧。
“AlAbd-B”和“AlUnc-4”两个转录因子是个多面手，既能控制萤火虫发光细胞中萤光素酶基因表达，还可以参与许多基因的表达调控。两者对萤火虫成虫发光器发育和发光都非常重要。“AlAbd-B调控，AlUnc-4表达，而AlUnc-4又和AlAbd-B互作，提高AlAbd-B调控活性。这两个转录因子关系非常紧密。”付新华说。正是这两个转录因子“制造”着跨膜转运蛋白“车”，将“助燃剂”萤光素酶运进过氧化物酶体“燃烧炉”中。这种生化反应，效率非常高，付新华说，萤火虫发光效率能达到80%左右，而且据其他科学家研究，萤火虫发光并不会消耗太多生物能。这和现在的LED节能灯效率不相上下。国外已有科学家根据萤火虫发光器的特点进行仿生学研究，来进一步提高LED的发光能效。
一丝微光，小小的，却能照亮整个黑夜，萤火虫展示了自然界生物的荧光“奇迹”。萤火虫不是每个阶段都能发光，那么基因是如何激活或关闭其发光功能？萤火虫发光会消耗营养而影响其寿命吗？付新华表示，蜕皮激素和保幼激素可能只在萤火虫化蛹和羽化过程中激活AlAbd-B的表达，从而激活蛹期成虫发光器的发育，对此他们也正在研究。至于发光是否会影响寿命，他们也非常感兴趣，将继续聚焦于萤火虫发光器的发育及闪光控制机制的研究，希望能揭示萤火虫闪光控制的分子机制。“奇迹”的故事不会很快讲完。
付新华和他的团队，左二为付新华，左三是论文的另外一位作者朱馨蕾博士。
生活中的萤火虫越来越少是不争的事实，人工繁育、人工保护萤火虫也越来越迫在眉睫。据悉，付新华团队已经开发出具有核心的、领先的萤火虫繁育技术，而且已经应用于萤火虫的保护及可持续利用，甚至助力乡村振兴。但对目前很多地方热衷的放飞萤火虫的做法，付新华明确表示反对，“萤火虫放飞大部分是一种不良的商业行为，并不能弥补自然界中萤火虫的减少，反而会加速萤火虫种群的减少。不是基于保护生物学的萤火虫放飞是不科学的，也会造成生态污染。萤火虫的生态保护是一套严谨的、完整的生态修复体系，包含生态调查、生态修复、萤火虫自然繁育、萤火虫种群恢复、萤火虫种群监测、萤火虫生态补偿、萤火虫科普教育、栖息地内居民的环境教育等。只有遵循科学的生态保护方法，萤火虫才能回到我们身边。”
【编辑：赵可】
