陽光照不到的黑暗海底，生物如何靠自發光防止吃錯東西？

生物發光是一種引人入勝的有趣現象，有些會發光的生物為人們所熟知，比如鼓勵你好好學習的“囊螢映雪”裡的螢火蟲。相比之下，海洋中的不少魚類雖然也具備發光本領，但是因為常常生活在缺乏光照的水域中，它們的發光行為難以被人們發現。

試圖阻攔馬林和多莉去路的魚。圖片來源：《海底總動員》

而且，“發光魚”的發光方式還有著不同的類型：一種是魚類自身發光腺體分泌出熒光素，被熒光酶氧化形成能夠發光的氧化熒光素，比如深海中的燈籠魚（Lanternfish）。

深海中的燈籠魚，主要分布於腹部的“小亮點”就是它的發光器。圖片來源：reefs.com

另一種則是依靠發光細菌來完成的。發光細菌以互利共生的形式生存在魚類的發光器中，為其提供照明的光源。同時，魚類會為發光細菌解決溫飽和住房問題。菲律賓燈頰鯛（Anomalops katoptron）的發光方式就屬於這種類型。

黑暗中的燈頰鯛。圖片來源：glassinnirblx.com

與細菌共生的夜貓子

菲律賓燈頰鯛（diāo）是一種生活在中西太平洋溫暖海域的群居性魚類，有一對萌萌噠的大眼睛，這也是它所隸屬的金眼鯛目魚類的共同特點。菲律賓燈頰鯛眼睛下緣各有一個標誌性的黃豆狀發光器，發光細菌們就住在發光器的管狀結構中，內面具有一個反射層，能反射70%的光，讓光更集中地往外發射，增強發光作用。

菲律賓燈頰鯛的反射層。圖片來源：M. Watson et al. 1978

菲律賓燈頰鯛通過血管給發光細菌們補給營養物質，並可通過肌肉來控制發光的模式。當魚長時間處於饑餓狀態時，發光細菌會從發光器表面的小孔中溜走；當饑餓長達3周時，發光器的血管消失，發光器便會處於“休假”狀態，不過，這並不會影響發光器的功能。

營養供給充足時，發光細菌便會重新活躍起來，當細菌達到一定濃度時，就會重新觸發發光按鈕。發光可以幫助燈頰鯛進行群體間的相互交流，看清楚周圍的環境和尋找食物。

發光器的飽滿程度（上方為飽滿狀態）可以反映魚的是否“吃飽”。照片：Hellinger et al. 2017

變換頻率的閃光燈

菲律賓燈頰鯛不僅身體黑，還特別喜歡黑暗的環境，是不折不扣的“夜貓子”。它們只在夜間才會出來活動，白天都躲在陰暗的洞穴或礁石裡，棲息深度可達200-400米。夜幕降臨後，集群的燈頰鯛會在夜幕的掩護下遊到遠離礁石的上層水域，群體中絕大多數個體，會朝同一個方向齊刷刷地開燈發出波長約為500nm閃光燈模式的青藍色光。

燈頰鯛發出來的青藍色光。照片：Hellinger et al. 2017

根據野外水下及人工飼養實驗的觀察，發現燈頰鯛在白天弱光條件下會變得呆呆的，並且會開啟低頻率的閃光模式，每分鐘只有10下左右，關燈時長差不多是開燈時長的6倍。

在黑暗的環境下，燈頰鯛的警惕性會提高，游泳反應變快，因為在開闊水域“開燈”的危險系數比較高。魚群還會頻繁改變方向閃燈，這可以幫助燈頰鯛在夜間無隱蔽物的情況下，減少被捕食者發現的幾率和尋找食物。

在夜間，一旦燈頰鯛發現食物，就會立馬開始降低閃燈的頻率，延長開燈的時間，變為持續開燈模式（開燈時間超過90%）。這樣一來，燈頰鯛就可以更清楚地看清食物。

燈頰鯛在夜間出來尋找食物，吃得越快，燈就亮得越持久。下圖為黑暗中的景象。圖片來源：Hellinger et al. 2017

就這樣，在發光細菌的緊密配合下，菲律賓燈頰鯛依靠“變換閃光燈”的獨特生存策略在汪洋大海中生生不息，讓漆黑一片的海洋夜色中多了一抹閃動的“星光”。

參考資料：

1.Meyer-Rochow V B. Loss of bioluminescence in Anomalops katoptron, due to starvation [J]. Experientia, 1976, 32(9):1175-1176.

2.Hellinger J, Jagers P, Donner M, et al. The Flashlight Fish Anomalops katoptron Uses Bioluminescent Light to Detect Prey in the Dark[J]. PLOS ONE, 2017, 12(2).

知識點生物八年級上

有些細菌和真菌與動物或植物共同生活在一起，它們相互依賴，彼此有利，這種現象叫做共生。

編輯：栗子先生