初夏,，閃爍的黃綠色熒光是螢火蟲(chóng)互相交流的工具,，而在一些特殊條件下,，螢火蟲(chóng)會(huì)發(fā)出橙色或紅色的光,。日本科學(xué)家探明了與螢火蟲(chóng)發(fā)光密切相關(guān)的酶的立體構(gòu)造,，進(jìn)而揭示了熒光顏色的決定機(jī)制,。  

        日本理化研究所發(fā)布的新聞公報(bào)說(shuō)，該所與京都大學(xué)研究人員使用同步輻射加速器ＳＰｒｉｎｇ－８對(duì)源氏螢體內(nèi)的熒光素酶進(jìn)行Ｘ射線結(jié)晶構(gòu)造解析,，從原子水平上連續(xù)拍攝到了這種酶在反應(yīng)時(shí)各個(gè)階段的圖像,。    

        通過(guò)對(duì)比熒光素酶結(jié)晶結(jié)構(gòu)在反應(yīng)開(kāi)始前、將要反應(yīng)時(shí)以及反應(yīng)后３個(gè)階段的變化,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)熒光素酶肽鏈中排列第２８８位的異亮氨酸殘基在熒光顏色的決定機(jī)制中起關(guān)鍵作用,。氨基酸分子在參與形成肽鏈之后，由于脫去水分子而結(jié)構(gòu)不完整,，就形成了氨酸殘基,。  

        螢火蟲(chóng)的熒光是其體內(nèi)的熒光素和熒光素酶反應(yīng)后生成的。研究人員發(fā)現(xiàn),，熒光素酶中的異亮氨酸殘基能牢牢地抓住熒光素產(chǎn)生的發(fā)光體——氧化熒光素,，使螢火蟲(chóng)發(fā)出黃綠色的熒光。他們還比較了螢火蟲(chóng)發(fā)黃綠色光和發(fā)紅光時(shí)熒光素酶立體構(gòu)造的不同,。結(jié)果顯示,，發(fā)黃綠色光時(shí)異亮氨酸殘基和氧化熒光素結(jié)合相當(dāng)緊密，而發(fā)紅光時(shí)兩者結(jié)合相對(duì)松散,。  

        為驗(yàn)證這一結(jié)果,，研究人員人工合成了其他兩種熒光素酶，在這兩種酶第２８８位上分別使用分子體積更小的纈氨酸殘基和丙氨酸殘基來(lái)代替異亮氨酸殘基,。結(jié)果正如所料,，螢火蟲(chóng)只能發(fā)出橙色和紅色光。  

        約１００年前就有這樣的記載：螢火蟲(chóng)的熒光是不伴隨發(fā)熱的冷光,。１９６０年,，經(jīng)精密測(cè)定發(fā)現(xiàn)，螢火蟲(chóng)體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所得的能量中約９０％都轉(zhuǎn)化為光,，這種轉(zhuǎn)化效率是迄今發(fā)光系統(tǒng)中最高的,。科學(xué)家認(rèn)為,，如果能根據(jù)這次研究獲得的熒光素酶立體構(gòu)造的知識(shí),，進(jìn)一步弄清螢火蟲(chóng)發(fā)光反應(yīng)中轉(zhuǎn)化效率如此高的原因，將有助于開(kāi)發(fā)節(jié)約能源的生物納米機(jī)器,。這一研究成果已發(fā)表于最新出版的英國(guó)《自然》雜志,。