研究人員上周在《科學(xué)公共圖書(shū)館—綜合》上報(bào)告說(shuō)，超過(guò)180種魚(yú)類(至少50個(gè)門類)能夠吸收光線，并以一種不同的顏色將其再次發(fā)射出來(lái)。科學(xué)家在配有黃色濾光片照相機(jī)的幫助下，發(fā)現(xiàn)棲息在熱帶太平洋的一些魚(yú)類，例如扁頭魚(yú)(Cociellahutchinsi)正在進(jìn)行著這些令人拍手叫絕的表演。

　　科學(xué)家首次證明生物熒光普遍存在于動(dòng)物界

　　幫助主持這項(xiàng)研究工作的紐約市美國(guó)自然歷史博物館魚(yú)類館長(zhǎng)JohnSparks表示：“它們就像正在進(jìn)行著一場(chǎng)私人的燈光表演。”

　　為了開(kāi)展自己的調(diào)查，研究人員與攝影師及攝像師一道，在巴哈馬群島及所羅門群島附近的海域進(jìn)行了采樣，這些海域是分類學(xué)最為富集的區(qū)域。研究人員同時(shí)還調(diào)查了來(lái)自馬達(dá)加斯加島、亞馬遜河以及美國(guó)五大湖地區(qū)的淡水物種，這些動(dòng)物同樣來(lái)自于寵物商店和公共水族館。

　　研究人員在兩種軟骨魚(yú)類(例如鯊魚(yú)和鰩魚(yú))和硬骨魚(yú)類(例如鰻魚(yú)和扁頭魚(yú))中發(fā)現(xiàn)了生物熒光現(xiàn)象。Sparks指出，這種現(xiàn)象出現(xiàn)在4億多年前分開(kāi)并趨異進(jìn)化的物種中，表明它是通過(guò)許多次獨(dú)立進(jìn)化而得到的。

　　生物熒光現(xiàn)象與生物體發(fā)光現(xiàn)象不同，后者是指生物體通過(guò)一種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生光的過(guò)程。生物熒光還會(huì)出現(xiàn)在一些珊瑚、刺絲胞動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物和鸚鵡中。

　　而魚(yú)類中的生物熒光現(xiàn)象似乎是海洋生物中最普遍的。Sparks推測(cè)，這是因?yàn)楹Ｑ笫且粋�(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，遍布著鮮藍(lán)色的光線。隨著海水越來(lái)越深，除了高能量的藍(lán)色波長(zhǎng)，可見(jiàn)光光譜中的大部分都被吸收了。淡水和深水生物熒光魚(yú)盡管存在，但并不多見(jiàn)。事實(shí)上，最常見(jiàn)、最壯觀和各種“珠光寶氣”的魚(yú)類往往是珊瑚礁中偽裝的魚(yú)類。

　　其中的許多魚(yú)類在眼中生有黃色濾光器，后者能夠識(shí)別作為一種物種間“隱藏信號(hào)”的生物熒光圖案。例如，一些海洋魚(yú)類會(huì)齊齊在滿月下產(chǎn)卵，而月光下鮮艷的生物熒光有助于魚(yú)類彼此識(shí)別。

　　并未參與該項(xiàng)研究的加利福尼亞州拉荷亞市斯克里普斯海洋研究所海洋生物學(xué)家DimitriDeheyn認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)為未來(lái)研究生物熒光在生態(tài)學(xué)中扮演的角色鋪平了道路。

　　對(duì)于生物學(xué)家而言，這項(xiàng)研究同時(shí)確定了潛在的熒光蛋白寶庫(kù)。熒光蛋白——例如最早于上世紀(jì)60年代在水母中發(fā)現(xiàn)的GFP(綠色熒光蛋白)——曾改變了基因表達(dá)、包括艾滋病在內(nèi)的疾病，以及腦解剖學(xué)的研究歷程。

　　熒光生物技術(shù)迎來(lái)美好新時(shí)代

　　美國(guó)國(guó)家過(guò)敏癥與傳染病研究所(NIAID)疫苗研究中心高級(jí)研究員MarioRoederer對(duì)熒光染料的未來(lái)與局限性有一定的理解。

　　近20年來(lái)，他一直從事T細(xì)胞的感染響應(yīng)和疫苗的研究，一開(kāi)始是作為斯坦福大學(xué)LenHerzenberg實(shí)驗(yàn)室的博士后，后來(lái)是NIAID某研究組的組長(zhǎng)。在20世紀(jì)90年代初期到中期，Roederer回憶道，自己和同事在Herzenberg實(shí)驗(yàn)室利用流式細(xì)胞術(shù)，試圖理解HIV-1感染對(duì)免疫系統(tǒng)的影響。

　　流式細(xì)胞術(shù)是免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的吃苦能手，研究者可以對(duì)細(xì)胞逐個(gè)進(jìn)行分析，識(shí)別哪些會(huì)表達(dá)特定的細(xì)胞表面標(biāo)記，哪些則不會(huì)進(jìn)行表達(dá)，例如CD3、CD4和CD8。研究人員甚至可以通過(guò)一種特殊流式細(xì)胞儀——細(xì)胞分選儀，分離和擴(kuò)增他們所感興趣的細(xì)胞群。但問(wèn)題在于，當(dāng)Roederer開(kāi)始做博士后時(shí)，可供使用的熒光顏色尚不充足，無(wú)法細(xì)究繁雜繚亂的人類免疫系統(tǒng)。

　　“我們意識(shí)到，我們的缺陷之一在于不能充分地研究免疫系統(tǒng)。”他說(shuō)道。

　　那時(shí)，流式細(xì)胞術(shù)局限于四色通道上，缺少可用、可分離的熒光標(biāo)記，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足免疫細(xì)胞亞型的深入研究。但當(dāng)Roederer離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，可用通道的數(shù)目已經(jīng)增加到了12個(gè)，這是硬件、軟件和免疫化學(xué)共同發(fā)展的結(jié)果。到了21世紀(jì)初，該數(shù)目達(dá)到了18個(gè)通道，這要?dú)w功于量子點(diǎn)公司(QuantumDot公司，現(xiàn)在屬于LifeTechnologies的一部分)使用的納米粒子級(jí)量子點(diǎn)。

　　通過(guò)這些18色面板，Roederer的研究小組不僅能鑒定出感興趣的細(xì)胞，而且還能探究它們的行為。“你僅僅需要6色或8色來(lái)鑒定細(xì)胞。”他解釋說(shuō)，“然后你需要使用其他的顏色，才能探究它們?cè)谧鍪裁础！痹诮�期的一篇論文中，Roederer實(shí)驗(yàn)室將干細(xì)胞樣的記憶T細(xì)胞描述成CD45RO-、CCR7、CD45RA、CD62L、CD27、CD28和IL-7R[α]標(biāo)記的T細(xì)胞“分組”下的CD95、IL-2R[β]、CXCR3和LFA-1標(biāo)記的細(xì)胞亞群。

　　美用生物熒光蛋白觀察神經(jīng)元內(nèi)蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程

　　神經(jīng)元內(nèi)部區(qū)室分兩種：軸突部分和樹(shù)突部分。軸突是負(fù)責(zé)把電信號(hào)傳給其他神經(jīng)元的區(qū)域，而樹(shù)突是從其他神經(jīng)元接受信號(hào)的區(qū)域。論文領(lǐng)導(dǎo)作者、南加州大學(xué)博士生薩曼德?阿爾巴薩姆說(shuō)：“十幾年前人們就知道，蛋白質(zhì)具有專門的定向性，只能進(jìn)入其中一種區(qū)室。但不知道這種定向是怎么發(fā)生的，直到我們親眼目睹了它們是怎么向其中一種區(qū)室移動(dòng)的。”

　　上世紀(jì)九十年代中期，科學(xué)家從水母體內(nèi)分離出綠色熒光蛋白(GFP)。GFP受到藍(lán)光照射時(shí)，會(huì)發(fā)出亮綠色的熒光。用GFP做標(biāo)記讓人們能看到細(xì)胞和神經(jīng)元內(nèi)部的蛋白質(zhì)。但因?yàn)樯窠?jīng)元內(nèi)有許多不同的、互相重疊連接的路徑，至今還無(wú)法看到蛋白質(zhì)在神經(jīng)元內(nèi)部的流動(dòng)。

　　阿爾巴薩姆和同事開(kāi)發(fā)出一種新技術(shù)，讓人們進(jìn)一步看清了蛋白質(zhì)是怎樣定向進(jìn)入到兩種區(qū)室之一的。他們通過(guò)阻塞單條路徑，使浸滿了GFP的運(yùn)輸泡產(chǎn)生堆積。運(yùn)輸泡是一種攜帶膜蛋白的小泡泡，能在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)上下移動(dòng)。然后用一種小分子藥物，使這些堆積的發(fā)光運(yùn)輸泡在一次強(qiáng)光脈沖下突然釋放。論文通訊作者、南加州大學(xué)棟賽夫文理學(xué)院分子與計(jì)算生物學(xué)副教授多恩?阿諾德解釋說(shuō)：“結(jié)果令人非常吃驚。我們發(fā)現(xiàn)那些攜帶膜蛋白質(zhì)的運(yùn)輸泡，應(yīng)該進(jìn)入樹(shù)突的并不是一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)了樹(shù)突區(qū)室，而是兩種區(qū)室都有進(jìn)入。但那些進(jìn)入軸突區(qū)室的很快就停下來(lái)，被阻止進(jìn)一步深入。”