“囊螢映雪”“羅扇撲螢”，是中國傳統文化中流傳千古的典故，古往今來，如精靈一般照亮夜空的螢火蟲，承載著人們對田園生活詩意棲居的美好記憶。但螢火蟲為何能發光？又是如何控制發光的？這兩個問題，一直是科學界的未解之謎。
一隻雄性雷氏螢正在飛行中發光，尋找配偶。（付新華教授團隊供圖）
不久前，華中農業大學教授付新華研究團隊在施普林格·自然旗下學術期刊《自然-通訊》發表一篇遺傳學研究論文，該研究揭開了螢火蟲發光的奧秘。
圖為5至7天的蛹期中，螢火蟲成蟲發光器從無到有，快速發育成熟併發光。（付新華教授團隊供圖）
螢火蟲的發光是一種生物化學反應，是由熒光素酶、熒光素、氧氣、鎂離子、腺嘌呤核苷三磷酸等經過高效生化反應而産生的冷光。“螢火蟲成蟲發光器的發育機制和閃光控制機制是螢火蟲研究中兩個最基本的問題，也是最難的問題。”付新華介紹，一直以來，科學家對螢火蟲的研究方向都圍繞著熒光素酶和熒光素展開。
沉默關鍵的轉錄因子AlAbd-B或AlUnc-4，都會導致螢火蟲不能發光。（付新華教授團隊供圖）
2018年，付新華團隊利用比較基因組學、比較轉錄組學及基因干擾等技術，對我國獨有的一種水棲螢火蟲的早、中、晚期發光器進行了研究之後，鎖定了“Homeobox轉錄因子”。這是一類發育調控基因，掌管著動物形體的發育，包含近百個基因，其中有兩個關鍵的轉錄因子“AlAbd-B”和“AlUnc-4”。二者通過互作啟動並調控熒光素酶、也就是發光蛋白的表達。其中任何一個轉錄因子喪失功能，都會導致螢火蟲不發光。
研究同時發現，從細胞層面上看，螢火蟲發光靠的是“熒光素酶”在“過氧化物酶體”這個細胞器中發揮作用。而熒光素酶往往在細胞質中大量表達，要讓熒光素酶進入過氧化物酶體，則離不開過氧化物酶體的跨膜轉運蛋白。而AlAbd-B和AlUnc-4正是調控過氧化物酶體的跨膜轉運蛋白，對熒光素酶蛋白進行轉運的兩個轉錄因子。
螢火蟲組成的“銀河”在草地上方流動。（付新華教授團隊供圖）
付新華表示，每一種螢火蟲發光器的形狀、頻率都有所不同，具有種特異性，這也是螢火蟲生物多樣性的體現。因此，弄清螢火蟲成蟲的發光機制，對保護螢火蟲生物多樣性具有重要意義。
（總臺記者 馮成）
