海面点点发光，船只驶过的尾迹也泛着光，颜色均匀，略带乳白色。把海水装进瓶子后，它便迸出火花……
这是查尔斯·达尔文动物学笔记中的第一条记录，写于1832年1月6日，当时他正乘坐“小猎犬号”航行在特内里费岛附近海域。达尔文看到的是生物发光的海洋生物，它们受到物理扰动时会闪烁发光。
生物发光，即生物体产生并发出光的现象，成了达尔文难以释怀的问题。他苦苦思索，为什么这一现象会以看似随机的方式出现在不同物种中。然而，我们如今知道，生物发光在陆地和海洋中至少独立演化了40次。
达尔文并非最早记录生物发光的人。希腊哲学家亚里士多德在公元前350年左右指出，生物发光是一种“冷光”，也就是说，它不会产生热量。此后，研究人员发现，这种化学发光是名为荧光素（意为“带来光明者”）的化合物经名为荧光素酶的酶氧化后产生蓝绿色光的结果。
据估计，超过75%的深海生物能够自行发光。例如，鮟鱇鱼利用生物发光诱饵吸引猎物靠近它的大嘴，这些诱饵看起来像钓竿。有趣的是，鮟鱇鱼的光实际上由发光杆菌产生。这种细菌与鱼共生，生活在鱼的发光诱饵（拟饵）内部。
夜行性的夏威夷短尾鱿——Euprymna scolopes——生活在浅海中，也与一种生物发光细菌共生，这种细菌名为Aliivibrio fischeri。夜间，这些细菌开始发光，鱿鱼借助它们发出的光，在夜空映衬下隐藏自己。这种反向照明策略犹如隐形斗篷。
黎明时分，鱿鱼会从发光器官中排出约95%的发光细菌，并为剩余的5%提供足够的营养，让它们在白天生长。到黄昏时，细菌数量再次达到临界值，此时灯光便会亮起。
对这种细菌的研究促成了一种名为“群体感应”的微生物学现象的发现。这种“化学语言”被Aliivibrio fischeri用来清点周围的同类。这样可以确保，在鱿鱼的发光器官中细胞数量足够之前，不会浪费能量启动生物发光基因（通常每毫升约有1000万个细胞）。
在更靠近海面的地方，生物发光通常由一种名为夜光藻的浮游生物产生，它也被称为“海上火花”。这种微观生物会在受到物理扰动时闪光，例如海浪拍岸或石块被投入藻华之中。受刺激后产生的生物发光反应被称为“防盗警报”效应。当受到捕食者攻击时，集体闪光会惊吓攻击者并暴露其位置，从而提醒更高层级的捕食者。
生物发光与人类
历史上，人类想出了许多巧妙的方法，利用生物发光为自己谋利。例如，部落曾利用发光真菌在茂密丛林中照亮前路，而萤火虫则曾被矿工用作早期的安全灯。或许受到这些用途的启发，研究人员如今再次将目光投向生物发光，视其为一种潜在的绿色能源形式。在不太遥远的未来，传统路灯或许会被发光的树木和建筑取代。
如今，来自Aliivibrio fischeri的生物发光被用于监测水体毒性。细菌培养物接触污染物后，发光强度会下降，这表明水中可能存在污染物。
生物发光甚至曾在战争中发挥作用。生物发光生物助力击沉了第一次世界大战期间最后一艘德国U型潜艇，时间是1918年11月。据称，这艘潜艇驶过一片生物发光藻华，留下发光尾迹，盟军据此追踪到了它。
生物发光也曾发挥保护作用。在美国内战中最血腥的战役之一结束后，在希洛战役中，一些受伤士兵的伤口开始发光。这些发光的伤口愈合得更快，也更干净，这一现象因此被称为“天使之光”。这种光很可能由 Photorhabdus luminescens产生。这种生活在土壤中的细菌会释放抗菌化合物，从而保护士兵免受感染。
生物发光最令人振奋的应用或许在医学领域。2008年，诺贝尔化学奖因发现并开发绿色荧光蛋白（GFP）而授予相关研究者。GFP天然存在于维多利亚多管水母Aequorea victoria中。与前文所述的生物发光机制不同，它具有荧光特性，也就是说，这种蛋白质需要先由蓝光激发，才能发出特有的绿光。自发现以来，研究人员已通过基因工程将GFP导入多种细胞，甚至动物体内，以
揭示细胞生物学和疾病动态的重要方面。生物发光虽经历了可能长达数百万年的演化过程才最终形成，但它在科学领域的应用仍在持续革新我们的现代世界。下次看到“海上火花”时，请记住这一点。
