与萤火虫结缘的女博士
来源：中国国家地理网 张晓来
萤火虫发光的秘密
与小小萤火虫结缘的女博士
一提到萤火虫，莎拉-刘易斯能谈得滔滔不绝。莎拉在美国塔夫斯大学研究进化生态学，一天晚上，她穿过马萨诸塞的一片草场，看到入夜以来，第一批的萤火虫升入空中，它们尾部还时不时地闪着光。她告诉我们，在这片草场一共有6种萤火虫，每种有着各自独特的闪光方式。
草场的一边是其中一种萤火虫的“领空”，这种萤火虫(Photinus greeni)每间隔三秒就连续闪两次光；小溪附近有另一种萤火虫(Photinus ignitus)，它们每五秒闪一下；小树林旁的这种萤火虫(Pyractomena angulata)是莎拉的最爱，走到这里给人一种非常特别的感觉，“好像是在下雨，只不过雨点是橙色的，还在空中闪烁！”莎拉兴奋地说。
在空中发光的那些萤火虫都是雄性，莎拉指了指地上，雌性都在草地上，仰望着天空。她们在天空中众多雄性中寻找着“心中”的“白马王子”，她们的“审美标准”就是雄性们尾部的闪光。有时雌性萤火虫自己也闪一两下回应雄性。莎拉拿出来一支发光笔，精确地模仿着其中一种萤火虫(Photinus greeni)闪了两下，果然，地上有一只同类的雌性萤火虫也闪了一下光做出“答复”。
“很少有人注意到萤火虫这种独特的“交谈”方式，萤火虫的‘语言’其实也很容易模仿。”莎拉解释说。
在莎拉看来，这片草场其实是萤火虫的大舞台，16年以来，莎拉一直来这里解读这“剧情”背后的进化学因素。
莎拉是1980年在杜克大学读研究生的时候开始对萤火虫着迷的，尽管那时她研究方向是珊瑚礁鱼类。当时莎拉正准备去中美洲伯利兹考察，等经费批下来就动身。闲来无事坐在后院里，她竟被萤火虫的表演吸引住了。自此，她就与萤火虫结下了不解之缘。
会发光的萤火虫
“帅哥”多，“美女”少
“让我惊奇的是，在这不到半公顷的地方，有几百只雄性萤火虫，而雌性却只有那么两三只。”莎拉说。雌雄比例如此悬殊的情况下，种群就会经历一场特殊的进化演变。假如哪一只雄性“独具魅力”，他交配的机会就会多一些。这就意味着，他的这种“魅力”也就能传到下一代中去。这样以来，几千代之后，整个种群就会发生变化了。
达尔文也曾提到过这一过程，称之为“性选择”，早在1871年他就以雄鹿为例解释过这一过程。不过，达尔文没有提及过萤火虫。一直以来，也没有人解读过萤火虫的“语言”。直到了二十世纪60年代，佛罗里达大学昆虫学家詹姆斯•洛伊德破解了北美萤火虫的“语言”。
莎拉发现还有许多关于萤火虫的奥秘没有答案，于是，她毅然把研究方向从鱼类转到萤火虫，并在哈佛大学展开了博士后研究。
北美萤火虫的幼虫首先在地下生活两年，成虫的生命只有两个星期，这段时间它们通过“光语言”就行择偶，然后交配、产卵。莎拉的研究刚刚起步的时候，人们对萤火虫知之甚少，到底雌虫只交配一次就产卵，还是她们在产卵前会同多个雄性交配，没有人知道。正如莎拉所说：“‘熄灯’之后，没有人知道到底发生了什么。”
她晚上出来寻找交配中的萤火虫，在旁边插个小旗子来标明位置，每半个小时观察一次，莎拉惊讶地发现它们几乎整晚都在交配，直到黎明，一对对才“依依不舍”地分开，然后，雌虫就纷纷去产卵了。
近年来，对萤火虫DNA分析揭示出它们是如何进化的。萤火虫的祖先很可能只在幼虫阶段才发光，成虫不发光。而且发光是对捕食者的一种警告，幼虫能够分泌一种非常苦的化学物质，捕食者一看到亮光就知道不是什么美食。
早先的萤火虫在成虫阶段不发光，而是通过化学物质来传递信息，现在仍有一些萤火虫不会发光，而通过化学物质交流。随着不断的进化，有些“学会”了这种特殊的“光语言”。这时，发光已经不再是一种警告，而是交配的信号了。
据莎拉观察，雌性萤火虫择偶条件是相当挑剔的，她们一晚上甚至可以跟10只雄性“对话”，而且是同时“私聊”。不过，她仅同一只雄性交配，通常就是那只她“回复”最多的。
“美女”要什么？
雌性萤火虫的择偶条件到底是什么呢？莎拉把一些雌虫拿到实验室进行研究，用计算机控制的系统来模拟雄性萤火虫的闪光，密切观察雌性的反应。面对雄性的“搭讪”，有些时候她们根本不“回复”，有的雌性偏爱快速的闪动，有的喜欢持续的亮光。
为什么她们会有这种偏爱呢？很可能某种特定的闪光有着特定的意义，能反映出雄性萤火虫的某些特性，譬如说，雌性和这样的雄性交配后能产下更多的卵。
看他的闪光，就知道他有没有“彩礼”。在无脊椎动物家族中，许多动物的雄性要负担起帮助雌性喂养后代的责任。莎拉和她的同事们发现，雄性萤火虫也必须要献上份“彩礼”——伴随着精液的蛋白质包。
这些蛋白质占据雄性腹腔中很大的空间，而在雌性繁殖的过程中，这份“彩礼”起着至关重要的作用。在成虫阶段这两个星期内，雌性萤火虫根本不进食，有了这份“大礼”，她们就能造出更多的卵。
萤火虫虽小，但也会欺骗。有些家伙虽然“一无所有”，但也学着人家发出与众不同的光，冒充“金龟婿”。发出这种特别的光其实并不一定要消耗很多卡路里，发光所需要的能量相对于飞行要小得多。“既然发光这么‘便宜’，随着不断的进化，并不是所有雄性都变得那么有‘魅力’，这又是为什么呢？”莎拉不解。
不久前，莎拉抓到了一只非常特别的萤火虫，她的疑问也得到了解答。这种萤火虫(Photuris)是萤火虫中的食肉动物，他们专门捕食其它萤火虫，而且捕食的目的就是为了获取那些苦涩的化学物质，让其它动物闻到就倒胃口，借此来自我保护。它们狩猎的目标恰恰是那些闪光频率高的雄性萤火虫，这些捕食者有时在空中寻觅，发现哪个家伙与众不同，就俯冲袭击；有时它们栖息在草叶上，冒充雌性萤火虫设下陷阱，待猎物靠近，就一击得手。原来，被雌性看上的“帅哥”也被天敌盯上了，难怪“帅哥”没有泛滥啊。 |
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