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某科學の超電報

觸電般不可思議,像一個奇蹟,螢光綠蛙在這裡!

2017/03/14 |

快訊分類學園都市必備 快訊標籤紫外光螢光樹蛙

文/林思民|台灣師範大學生命科學系教授

廣泛分布在南美洲的一種樹蛙(或者說是台灣講的樹蟾,Polka Dot Tree Frog,學名是Hypsiboas punctatus)被發現會發出綠色的螢光,並成為第一種被發現具有這種特異功能的蛙類。這篇論文發表在今天(2017/3/14)上線的 PNAS 期刊。

什麼是螢光(fluoresce)呢?這邊講的不是像螢火蟲或深海魚那種利用化學發出來的生物性光源(那種自己能發光的稱為bioluminescence),而是牠會吸收光線中人眼難辨的短波長,然後再將這些波長轉換成人眼可見的長波長反射回來,這時候用視覺就可以看得到了。有一些海洋館不是很喜歡用這種效果嗎?利用人眼看不見的短波紫光投射在壁飾或是衣服上,而那些物件會反射出我們看得見的光波,我們在黑暗背景中就會覺得它很閃亮,這種就是本篇報導所說的螢光。

運用螢光原理創作的黑光劇。圖/孩子的第一哩路

其實會發螢光的動植物是偶而可見的,海洋裡面的物種包括某些珊瑚,某些硬骨魚和鯊魚,甚至於2015年發現海龜(玳瑁)也會。會發螢光的陸域動物不是沒有,但是少見得多;脊椎動物之中就更罕有了。某些鸚鵡的羽毛會有這樣的能力,例如居家飼養歷史最久的小長尾鸚鵡,身上臉上都會發螢光。但是本文報導的卻是第一個發螢光的蛙種。這個螢光的強度在活蛙身上佔據了總反射光的18 ~ 29%,也就是說,這些青蛙在昏暗的月光下,除了原本的黃褐色,還會加入綠色波長的螢光光澤。

在本文的蛙類案例之中,螢光的發生跟幾個重要的分子有關(hyloin-L1,hyloin-L2,hyloin-G1),這些分子位在皮下的淋巴和分泌腺體之中,形成環狀的碳氫結構,而在外圍再接著長鍊的碳水分子。由於波長的改變,這種青蛙在白天的白光照射之下呈現淡淡的黃褐色;但是在紫外光照射之下卻會變成螢光綠色。生物學家目前還不清楚它在行為生態上的意義和功能;可能只是單純地為了保護皮膚遭受紫外線傷害而衍生的副產物,也可能與溝通或訊息傳遞有關。還有哪些蛙類會發出螢光?牠們又扮演什麼角色?這都還需要更進一步的研究。

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目前知道的這種樹蟾偶而也會出現在寵物市場。依照IUCN的評估,因為牠的分布範圍由亞馬遜一直向南延伸到阿根廷(所以有人說牠中間其實可能有很多隱藏種呢),所以族群分布和貿易數量目前都沒有太大的保育危機。不過,也希望別因為這個功能而害慘了牠。

順便澄清一下兩個常常混淆的小概念:由於西方世界和新大陸地區並沒有台灣常見的「舊大陸樹蛙」,所以西方人口中的tree frog通常都是樹蟾科(Hylidae)的動物。這隻青蛙並不是一個新物種,而是一個18世紀就發現的東西(Schneider, 1799)。所以,如果有人報導說這是一個「新發現的蛙」,那就弄錯了。這次的發現是從一個分布廣泛而且數量還算OK的蛙種身上,找到這個新發現的功能。

另外,講到螢光,很多人不免聯想到白天吸收光線、晚上放出光輝的「夜光貼紙」。但是這種蛙類身上發出的螢光是與入射光同進退的:有入射光源,它就可以改變入射光的光波並且進行反射;但是沒有入射光源的時候,螢光就跟著消失了。相對之下,「夜光貼紙」可以讓物質在激發態和基態之中延續更長的轉換時間,所以可以在光源消失之後繼續發亮一段時間。為了區分這兩種,有一些人也將後者稱為「磷光」。所以大家可千萬不要異想天開地抓這種青蛙去曬太陽呀,拿個紫外線的手電筒,就可以看見牠們的螢光了。

資料來源:

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活躍星系核

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