据科普中国,生物发光是很常见的现象,夏日夜晚萤火虫的飞舞和海边夜光藻聚集造成的“蓝眼泪”是无数人打卡拍照的独特景象。发光的物体,看起来是挺好看的,要是送入口中做食物的话,你是不是就得怀疑一下安全问题了。网上就曾流传过夜光寿司的图片,在强光下看似正常的寿司却在黑暗环境下发出幽幽蓝光。
发光寿司。图片来源:Facebook截图
2020 年 7 月,泰国媒体报道了有关夜光寿司的新闻:一位泰国小伙儿买到了这盒寿司,在走出超市的过程中,随着光线逐渐变暗,寿司上虾身上的蓝光时隐时现,直至在完全暗光下发出明亮的蓝光。他将这一奇特现象记录下来,拍成视频上传到社交网络后,引发了大范围的讨论。这只已经被做成食物的虾为何会发出幽冷的蓝光呢?这种发出荧光的食物还能食用吗?要解决这些问题,我们需要从自然界中的荧光现象开始谈起。
01
能让猪发光的荧光蛋白
荧光蛋白是非常常见的能导致生物体发光的因素,在受到特定波长光激发后,会发出相应颜色的光。最早被发现的荧光蛋白,是于 1962 年在维多利亚多管发光水母(Aequorea victoria)中发现的野生型绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,简称 GFP)。
维多利亚多管发光水母。图片来源:wikipedia
该种水母发光原理比较复杂,首先水母体内的水母素(Aequorin)与腔肠素(Coelenterazine)共价结合产生具备发光能力的稳定中间体,形成的共价键为过氧化键。在钙离子的影响下,共价键断裂,发生氧化反应的同时释放蓝光。这些蓝光可以激活水母体内的荧光蛋白。之后 GFP 的发光基团在蓝光的照射下被激活,并以能量的形式发出绿色荧光,这让维多利亚多管水母看起来显得偏绿。简言之,其自然发光过程需要先产生蓝光来激发 GFP,GFP 受到激发并发出绿光。
绿色荧光蛋白发光原理。图片来源:参考文献[1],作者汉化
基于以上现象,现代生物学利用 DNA *技术将荧光蛋白基因克隆到合适的细胞进行表达,然后借助荧光显微镜即可对被标记的蛋白质进行细胞内活体观察。荧光显微镜会人工模拟上述发蓝光的过程,这样在使用荧光显微镜的时候,便会看到绿色荧光了。随着对 GFP 基因的改造,增强型 GFP 及更多颜色的荧光蛋白被制造出来,人们能够更加简单清晰明了地追踪细胞活动,因此荧光蛋白也被誉为“照亮了生物学研究的未来”。我国科学家在十多年前已经培育出“夜光猪”,这种克隆猪在特定波长的激发光下可分别发出红、黄、绿、青 4 种荧光。