生物發(fā)光是很常見的現(xiàn)象，夏日夜晚螢火蟲的飛舞和海邊夜光藻聚集造成的“藍(lán)眼淚”是無數(shù)人打卡拍照的獨(dú)特景象。

發(fā)光的物體，看起來是挺好看的，要是送入口中做食物的話，你是不是就得懷疑一下安全問題了。網(wǎng)上就曾流傳過夜光壽司的圖片，在強(qiáng)光下看似正常的壽司卻在黑暗環(huán)境下發(fā)出幽幽藍(lán)光。

發(fā)光壽司

2020 年 7 月，泰國媒體報(bào)道了有關(guān)夜光壽司的新聞：一位泰國小伙兒買到了這盒壽司，在走出超市的過程中，隨著光線逐漸變暗，壽司上蝦身上的藍(lán)光時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，直至在完全暗光下發(fā)出明亮的藍(lán)光。

他將這一奇特現(xiàn)象記錄下來，拍成視頻上傳到社交網(wǎng)絡(luò)后，引發(fā)了大范圍的討論。這只已經(jīng)被做成食物的蝦為何會(huì)發(fā)出幽冷的藍(lán)光呢？這種發(fā)出熒光的食物還能食用嗎？要解決這些問題，我們需要從自然界中的熒光現(xiàn)象開始談起。

能讓豬發(fā)光的熒光蛋白

熒光蛋白是非常常見的能導(dǎo)致生物體發(fā)光的因素，在受到特定波長(zhǎng)光激發(fā)后，會(huì)發(fā)出相應(yīng)顏色的光。最早被發(fā)現(xiàn)的熒光蛋白，是于 1962 年在維多利亞多管發(fā)光水母（Aequorea victoria）中發(fā)現(xiàn)的野生型綠色熒光蛋白（Green Fluorescent Protein，簡(jiǎn)稱 GFP）。

該種水母發(fā)光原理比較復(fù)雜，首先水母體內(nèi)的水母素（Aequorin）與腔腸素（Coelenterazine）共價(jià)結(jié)合產(chǎn)生具備發(fā)光能力的穩(wěn)定中間體，形成的共價(jià)鍵為過氧化鍵。

在鈣離子的影響下，共價(jià)鍵斷裂，發(fā)生氧化反應(yīng)的同時(shí)釋放藍(lán)光。這些藍(lán)光可以激活水母體內(nèi)的熒光蛋白。之后 GFP 的發(fā)光基團(tuán)在藍(lán)光的照射下被激活，并以能量的形式發(fā)出綠色熒光，這讓維多利亞多管水母看起來顯得偏綠。

簡(jiǎn)言之，其自然發(fā)光過程需要先產(chǎn)生藍(lán)光來激發(fā) GFP，GFP 受到激發(fā)并發(fā)出綠光。

綠色熒光蛋白發(fā)光原理，作者漢化

基于以上現(xiàn)象，現(xiàn)代生物學(xué)利用 DNA 重組技術(shù)將熒光蛋白基因克隆到合適的細(xì)胞進(jìn)行表達(dá)，然后借助熒光顯微鏡即可對(duì)被標(biāo)記的蛋白質(zhì)進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)活體觀察。

熒光顯微鏡會(huì)人工模擬上述發(fā)藍(lán)光的過程，這樣在使用熒光顯微鏡的時(shí)候，便會(huì)看到綠色熒光了。隨著對(duì) GFP 基因的改造，增強(qiáng)型 GFP 及更多顏色的熒光蛋白被制造出來，人們能夠更加簡(jiǎn)單清晰明了地追蹤細(xì)胞活動(dòng)，因此熒光蛋白也被譽(yù)為“照亮了生物學(xué)研究的未來”。

我國科學(xué)家在十多年前已經(jīng)培育出“夜光豬”，這種克隆豬在特定波長(zhǎng)的激發(fā)光下可分別發(fā)出紅、黃、綠、青 4 種熒光。

那么，新聞中泰國小伙手中的壽司蝦之所以發(fā)出幽幽的光，是因?yàn)轶w內(nèi)也有熒光蛋白嗎？很可惜并不是這樣的。熒光蛋白多發(fā)現(xiàn)于刺胞動(dòng)物中，目前也并沒有在常見食用蝦中發(fā)現(xiàn)熒光蛋白的報(bào)道，因此我們基本可以排除熒光蛋白的可能性。

“熒光素-熒光素酶” 發(fā)光系統(tǒng)下的浮游生物

進(jìn)入夏季，我國多地海岸均出現(xiàn)“藍(lán)眼淚”現(xiàn)象，波動(dòng)的海面上泛起點(diǎn)點(diǎn)藍(lán)光，就像是大海流下的藍(lán)色眼淚。這樣的景象是由爆發(fā)的夜光藻發(fā)光形成的。而夜光藻發(fā)光的原因正是基于“熒光素-熒光素酶”發(fā)光酶促反應(yīng)。

“藍(lán)眼淚”的顏色，是不是就和我們一開始看到的夜光壽司的顏色比較相似了！

至于為什么它們都呈現(xiàn)藍(lán)色，大概是由于光在水中的傳播與大氣中有很大的不同，藍(lán)光和綠光在海水中具有最強(qiáng)的穿透性，因此大多數(shù)海洋發(fā)光生物都發(fā)藍(lán)光或者綠光。

這也造成了一個(gè)有趣的現(xiàn)象，在無光的深海，除了黑色之外，紅色同樣具有優(yōu)秀的隱身效果，這也可以解釋為什么很多深海生物有著紅色的外表。

在發(fā)光浮游生物中，熒光素在熒光素酶的催化下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成激發(fā)態(tài)熒光素并發(fā)光。

發(fā)光甲藻、水母、櫛水母、海螢和火螢等多種海洋生物都因此發(fā)光。陸生的螢火蟲也是基于此種原理發(fā)光。值得注意的是，不同物種使用的熒光素和熒光素酶并不相同，其反應(yīng)過程也存在差異。

不同于熒光蛋白的被動(dòng)發(fā)光，熒光素酶反應(yīng)屬于生物的真發(fā)光。也正因?yàn)槿绱耍@種發(fā)光系統(tǒng)有時(shí)需要外部擾動(dòng)或者神經(jīng)控制來激發(fā)。而且具有一定的晝夜周期性或者季節(jié)周期性。

不過能發(fā)光的浮游生物主要附著在蝦的頭胸甲、附肢和外殼上，在去殼后依然能使肌肉發(fā)光的可能性并不高。新聞中的壽司蝦已經(jīng)被剝?nèi)チ送鈿ぃ钥赡芤膊皇沁@種酶促反應(yīng)使它發(fā)光的。

發(fā)光磷蝦

有沒有一種可能，這只壽司上的小蝦，本身就屬于會(huì)發(fā)光的蝦類呢？磷蝦科（Euphausiidae）的生物都能發(fā)光，磷蝦發(fā)光具有季節(jié)周期性，通常在秋季發(fā)光，在受到驚嚇時(shí)也會(huì)發(fā)光。

左：磷蝦  右：發(fā)光的磷蝦

磷蝦具有被稱作發(fā)光器的器官，外觀為金黃色略帶紅色的球形，內(nèi)有晶體、發(fā)光體、反射器和神經(jīng)。磷蝦同樣采用“熒光素——熒光素酶”發(fā)光系統(tǒng)發(fā)光，與發(fā)光甲藻不同的是，磷蝦自身并不能產(chǎn)生熒光素，它們只能通過攝食發(fā)光甲藻的方式從外界獲取熒光素來完成酶促反應(yīng)。

磷蝦的發(fā)光器主要分布于眼柄下方以及步足和腹足的下方，發(fā)光部位與夜光壽司呈現(xiàn)的景象并不一致。而且很可惜，磷蝦的生理特征并不適合做成壽司，因此發(fā)光壽司為磷蝦的可能性也不大。

海洋發(fā)光細(xì)菌

現(xiàn)在還有一種可能，壽司蝦是不是被會(huì)發(fā)光的細(xì)菌入侵了？能進(jìn)行生物發(fā)光的細(xì)菌稱為發(fā)光細(xì)菌，它們絕大多數(shù)是海生細(xì)菌，海洋發(fā)光細(xì)菌可以共生在魷魚和硬骨魚類的身上，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 5 屬 20 多種。

在發(fā)光細(xì)菌中，發(fā)光操縱子（Lux operon）控制著發(fā)光相關(guān)基因的表達(dá)，野生的發(fā)光基因系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)基因 LuxC、D、A、B、E。其中 LuxA 和 B 分別編碼了細(xì)菌熒光素酶的α亞基和 β亞基。LuxC、D 和 E 分別編碼依賴 NADPH 的脂肪酸還原酶、酰基轉(zhuǎn)移酶和 ATP 合成酶。

所有的發(fā)光細(xì)菌都具有相似的發(fā)光反應(yīng)機(jī)制，在氧氣和熒光酶的作用下，將還原型的黃素單核苷酸（FMNH2）及長(zhǎng)鏈脂肪醛氧化為氧化型的黃素單核苷酸（FMN）及長(zhǎng)鏈脂肪酸，并發(fā)射出波長(zhǎng) 490 納米的藍(lán)綠光。細(xì)菌熒光素酶反應(yīng)的最佳溫度為 18℃，超過 25℃ 即迅速失活。

根據(jù)上述信息推斷，泰國小伙兒買到的壽司發(fā)光大概率是因?yàn)楸话l(fā)光細(xì)菌污染，當(dāng)?shù)貦z疫部門也在后續(xù)的檢測(cè)中檢查出發(fā)光細(xì)菌。從海洋到人們的口中，被污染小蝦的發(fā)光細(xì)菌是如何堅(jiān)強(qiáng)地存活下來的呢？

應(yīng)該是在捕撈后未徹底清洗留下了菌種，同時(shí)壽司采用生肉加米飯的制作工藝和低溫儲(chǔ)存環(huán)境都有利于發(fā)光細(xì)菌的生存，經(jīng)過一段時(shí)間的繁衍，最終使得這個(gè)壽司在暗夜里發(fā)出幽冷的藍(lán)光。

無獨(dú)有偶，曾經(jīng)也有新聞報(bào)道了國外多地出現(xiàn)生豬肉發(fā)藍(lán)光的案例，經(jīng)過當(dāng)?shù)貦z疫部門的檢測(cè)，確認(rèn)為發(fā)光細(xì)菌熒光假單胞菌（Pseudomonas fluorescens）所致。

最后，我們僅從海洋生物自然發(fā)光的角度，分析了發(fā)光壽司存在的原因。針對(duì)生活中其他的食材發(fā)光現(xiàn)象，并不能排除另外的可能性，如食材處理時(shí)混入磷等發(fā)光物等。另外需要提醒大家，如果在生活中遇到了發(fā)光食品，可以交付給相關(guān)部門進(jìn)行檢測(cè)，請(qǐng)不要食用。