研究人員上周在《科學(xué)公共圖書館—綜合》上報告說，超過180種魚類(至少50個門類)能夠吸收光線，并以一種不同的顏色將其再次發(fā)射出來�？茖W(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類，例如扁頭魚(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物界

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

　　為了開展自己的調(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。研究人員同時還調(diào)查了來自馬達(dá)加斯加島、亞馬遜河以及美國五大湖地區(qū)的淡水物種，這些動物同樣來自于寵物商店和公共水族館。

　　研究人員在兩種軟骨魚類(例如鯊魚和鰩魚)和硬骨魚類(例如鰻魚和扁頭魚)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4億多年前分開并趨異進(jìn)化的物種中，表明它是通過許多次獨立進(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一種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生光的過程。生物熒光還會出現(xiàn)在一些珊瑚、刺絲胞動物、節(jié)肢動物和鸚鵡中。

　　而魚類中的生物熒光現(xiàn)象似乎是海洋生物中最普遍的。Sparks推測，這是因為海洋是一個相對穩(wěn)定的環(huán)境，遍布著鮮藍(lán)色的光線。隨著海水越來越深，除了高能量的藍(lán)色波長，可見光光譜中的大部分都被吸收了。淡水和深水生物熒光魚盡管存在，但并不多見。事實上，最常見、最壯觀和各種“珠光寶氣”的魚類往往是珊瑚礁中偽裝的魚類。

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

　　并未參與該項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)為未來研究生物熒光在生態(tài)學(xué)中扮演的角色鋪平了道路。

　　對于生物學(xué)家而言，這項研究同時確定了潛在的熒光蛋白寶庫。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)迎來美好新時代

　　美國國家過敏癥與傳染病研究所(NIAID)疫苗研究中心高級研究員MarioRoederer對熒光染料的未來與局限性有一定的理解。

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

　　流式細(xì)胞術(shù)是免疫學(xué)實驗室里的吃苦能手，研究者可以對細(xì)胞逐個進(jìn)行分析，識別哪些會表達(dá)特定的細(xì)胞表面標(biāo)記，哪些則不會進(jìn)行表達(dá)，例如CD3、CD4和CD8。研究人員甚至可以通過一種特殊流式細(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。但問題在于，當(dāng)Roederer開始做博士后時，可供使用的熒光顏色尚不充足，無法細(xì)究繁雜繚亂的人類免疫系統(tǒng)。

　　“我們意識到，我們的缺陷之一在于不能充分地研究免疫系統(tǒng)�！彼f道。

　　那時，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)無法滿足免疫細(xì)胞亞型的深入研究。但當(dāng)Roederer離開實驗室的時候，可用通道的數(shù)目已經(jīng)增加到了12個，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個通道，這要歸功于量子點公司(QuantumDot公司，現(xiàn)在屬于LifeTechnologies的一部分)使用的納米粒子級量子點。

　　通過這些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色來鑒定細(xì)胞�！彼忉屨f，“然后你需要使用其他的顏色，才能探究它們在做什么�！痹诮诘囊黄撐闹校琑oederer實驗室將干細(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)運動過程

　　神經(jīng)元內(nèi)部區(qū)室分兩種：軸突部分和樹突部分。軸突是負(fù)責(zé)把電信號傳給其他神經(jīng)元的區(qū)域，而樹突是從其他神經(jīng)元接受信號的區(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：“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，會發(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)。但因為神經(jīng)元內(nèi)有許多不同的、互相重疊連接的路徑，至今還無法看到蛋白質(zhì)在神經(jīng)元內(nèi)部的流動。

　　阿爾巴薩姆和同事開發(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。他們通過阻塞單條路徑，使浸滿了GFP的運輸泡產(chǎn)生堆積。運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。然后用一種小分子藥物，使這些堆積的發(fā)光運輸泡在一次強(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)院分子與計算生物學(xué)副教授多恩?阿諾德解釋說：“結(jié)果令人非常吃驚。我們發(fā)現(xiàn)那些攜帶膜蛋白質(zhì)的運輸泡，應(yīng)該進(jìn)入樹突的并不是一開始就瞄準(zhǔn)了樹突區(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，被阻止進(jìn)一步深入�！�