蓝色荧光素：第一种发蓝光的南美昆虫

来源：生物通

这一新种被命名为Neoceroplatus betaryiensis，文章发表在 Scientific Reports.上。

巴西研究人员发现了一种新的真菌昆虫（扁角菌蚊科，Keroplatidae），其幼虫能发出蓝光。这种小飞虫栖息在圣保罗州的大西洋雨林保护区。这是新热带地区第一个蓝色生物发光物种的记录。该地区的许多生物发光昆虫和真菌已经被深入研究，但都发出绿色、黄色或红色的光。这一新种被命名为Neoceroplatus betaryiensis，文章发表在 Scientific Reports.上。

“这些幼虫是在采集生物发光蘑菇时发现的，因为它们发出蓝光而引起注意。圣保罗大学化学研究所（IQ-USP）教授、文章资深作者Cassius Stevani说：“真菌和萤火虫不会发出蓝光，所以它们必须是一个新物种。”

这项研究是主题项目“生物系统中的电子化学激发：黑暗中的生物发光和光化学”的一部分，IQ-USP教授Etelvino JoséHenriques Bechara是该项目的PI。

据Stevani说，以前只在北美、新西兰和亚洲发现过发出蓝光的物种。这一个新发现是在Reserva Betary，圣保罗州伊波兰加的一个私人拥有的大西洋雨林保护区发现的。世界上许多种类的生物发光蘑菇都可以在这里找到。新的生物发光昆虫由昆虫学家Rafaela Falaschi描述，他目前是Ponta Grossa大学（UEPG）的博士后研究员。物种名（betaryiensis）是指Betary，Ribeira的一个支流。

不同的光模式

这种物种的成虫不发光。发光的幼虫藏在树干里，有三个“灯笼”，一个在尾部，两个在眼睛附近。然而，研究人员采集的其中一个样本在其身体的不同部位发出光。幼虫被带到实验室化蛹。蛹保持生物发光，但结果出来了一只黄蜂！而不是一只真菌蚊虫。

这黄蜂属于寄生蜂科的一个新种，寄生蜂在甲虫、蛾和其他昆虫的幼虫中产卵。然而，目前尚不清楚，在标本中观察到的不同的发光模式是否是由黄蜂引起的感染所致，是否表明这是一种新的蚊虫，或者这种模式是否与N. betaryiensis的两性异形（雄性和雌性的不同形态特征）有关。

发光实验的新系统

新物种除了对生物多样性具有重要性外，发出蓝光的昆虫极为罕见，这一发现表明，有可能发掘出一种新的生物发光系统，可以在分析和生物技术中应用！例如，在生物研究中标记特定的细胞或基因。

像所有生物发光生物体一样，这种新物种通过荧光素底物、和催化它的荧光素酶之间的反应来产生光。在研究这种现象的分析中，这两种化合物通常是通过昆虫的提取物并将其分离而获得的。其中一部分保存在冰上以保存其中的酶，包括荧光素酶。另一种是加热以灭活酶，只留下底物荧光素。

为了研究N.Betaryiensis的生物发光系统，由圣保罗州索罗卡巴的圣卡洛斯联邦大学（UFSCAR）教授 Vadim Viviani领导的研究小组，使用了实验室中从另一种能够发出蓝光的物种Orfelia fultoni（发现于美国和加拿大Appalachian山脉）那里纯化的荧光素和荧光素酶。

“由于我们实验室已经纯化了Orfelia fultoni荧光素和荧光素酶，我们能够分析与新物种的交叉反应。所有的组合都发出光。我们还发现这种真菌的幼虫含有一种叫做sbf（底物结合部分的缩写）的荧光素蛋白，Orfelia fultoni也有。因此，这两个物种都有相同的生化系统。

2000年，Viviani和研究人员Thér_se Wilson和J.Woodland Hastings首次描述了O.Fultoni的生物发光系统，而Viviani当时是美国哈佛大学的博士后研究员。从那时起，他一直致力于这些昆虫中荧光素和荧光素酶的生化特性的研究。

Viviani是FAPESP资助的“节肢动物生物发光”主题项目的首席研究员。他的研究小组最近在圣保罗州南部大西洋雨林遗迹Intervales州立公园的洞穴中发现了一种新肌蝇属的物种。该物种产生荧光素及其SBF，但不发光。然而，当底物与Orfelia fultoni萤光素酶混合时，它会发出蓝光（详见agencia.fapesp.br/29066）。

遗传分析还表明，该新种与Neoditomyia和O.fultoni关系密切。研究人员现在计划分离和研究N.betaryiensis产生的荧光素和荧光素酶，这种酶比北美物种更稀有，也不容易发现。一旦分离，这些酶将被克隆，并确定其底物结构。