指導者：黃柏挺老師作者：倪羽萱陳宜婷吳雅淳

水母為什麼會發光？ • 指導者：黃柏挺老師 • 作者：倪羽萱 • 陳宜婷 • 吳雅淳

一.研究動機 • 常在電視、網路上看到水母的圖片，所看到的水母身上為何會發光呢？當牠晒乾時還會發光嗎？水母體內又含多少水分呢？牠又如何使生物致於死亡的地步呢？

二.研究目的 • 1.了解水母的生態、習性 • 2.認識水母身上的發光體 • 3.了解水母毒性的強弱

三.研究方法 • 按照發光的方法，我們把會發光的動物分成兩組，一組是「自行發光」，另一組是「借助發光」。自行發光的發光器，通常包括一群發光細胞，外部被一層透明膜當透鏡，而裡面蒙一層有黑色素的細胞，阻擋發出來的光射進自身體內。發光細胞內含有螢光素和螢光酵素，有了氧氣，細胞內的螢光素就受到螢光酵素的催化作用而吸收能量，變成氧化螢光素而釋放光子以發光。所以這具「手電」的開關，是用氧氣來控制，要發光就通氧氣，不要發光就停止送氧氣。

四.討論 • 體內的發光物質可分解成耐熱的螢光素(luciferin)和不耐熱的螢光酵(luciferase)。 • 通過熒光素、熒光酶，經過氧的催化作用而發的光，而光量同熒光素的量成正比。但是，水母的發光卻不同於其他動物的發光系統，而是依靠一種埃奎林的奇妙的蛋白質。這種蛋白質——埃奎林的量在水母體內越多，發的光就越強。埃奎林的分子量爲三萬，它的發光不受酶抑制劑或其他因素的影響。但是，只有碰上了鈣離子後，才能發出強藍光來（同銀離子的作用比較弱），除此以外，再也沒有物質同它能起反應作用了。科學家曾經從水母體內提取了這種發光蛋白質埃奎林，每只水母平均只含有五十微克，而腔腸水母是提煉埃奎林最好的來源。

大家都懂了嗎？？？ 呵！呵！呵！ • 科學家還從發光蛋白質中分離出一毫克的發色團，這是只有在發光分子中發現的結構要素一氨基吡嗪環，在三百五十毫微米波長處，發現有最大的紫外線吸收，因此叫AF一350.令人奇怪的是，這個生物系統發出的光能竟是這麽強大：相當於每分子七十千卡。

五.結論 • 1.水母的生活 • 水母生活在所有水域，包括淡水。大多棲息於溫暖的淺水海域，飼養時以恆溫較佳。水母會在白天光合作用結束時至海水表面進食浮游植物，飼育上食物來源較為困難；肉食型則於晚上8-12時才開始覓食，可以餵食孵化出的豐年蝦。水母除了可以餵食剛孵化的豐年蝦外，也可以餵食水蚤或輪蟲。管水母類的身體的觸手都有刺胞，可用來捕食或防禦，有些種類刺到人類時會引起劇痛。有的身體沒有刺胞，但是身體側面有成列櫛枝，是屬於櫛水母類，屬於外洋性，利用波動而游動，

吞食大動物運動時會產生紅色螢光。由於水母與腔腸動物一樣有毒刺細胞，因此除了水母魚外，並不適合與其他魚類飼養在一起。水母觸手中間的細柄上有一個小球，裏面有一粒小小的“聽石”，這是水母的“耳朵”。科學家們曾經類比水母的聲波發送器官做實驗，結果發現能在海洋風暴到來15小時之前測知它的訊息。吞食大動物運動時會產生紅色螢光。由於水母與腔腸動物一樣有毒刺細胞，因此除了水母魚外，並不適合與其他魚類飼養在一起。水母觸手中間的細柄上有一個小球，裏面有一粒小小的“聽石”，這是水母的“耳朵”。科學家們曾經類比水母的聲波發送器官做實驗，結果發現能在海洋風暴到來15小時之前測知它的訊息。 • 2.發光的果凍…水母 (1)動物的發光大都是通過熒光素、熒光酶，經過養的催化作用而發光，而光量同熒光素的量成正比。但水母卻不同於其他動物的發光系統，而是依靠一種埃奎林的奇妙蛋白質。這種蛋白質——埃奎林的量在水母體內越多，發的光就越強。埃奎林的分子量爲三萬，它的發光不受酶抑制劑

或其他因素的影響。但是，只有碰上了鈣離子後，才能發出強藍光來（同銀離子的作用比較弱）科學家曾經從水母體內提取了這種發光蛋白質埃奎林，每只水母平均只含有五十微克，而腔腸水母是提煉埃奎林最好的來源。這些發光水母多呈淡藍或綠色，牠的發光部位是受神經網的控制，尤其在光線不明的海水中，牠發光是為了吸引浮游生物。或其他因素的影響。但是，只有碰上了鈣離子後，才能發出強藍光來（同銀離子的作用比較弱）科學家曾經從水母體內提取了這種發光蛋白質埃奎林，每只水母平均只含有五十微克，而腔腸水母是提煉埃奎林最好的來源。這些發光水母多呈淡藍或綠色，牠的發光部位是受神經網的控制，尤其在光線不明的海水中，牠發光是為了吸引浮游生物。 • (2)在太平洋東岸北美海域的深海中，有一群奇妙的生物，學名叫做： Aequorea Victoria，一般大眾都叫它們”發光水母”。顧名思義，這種水母就是會發光。它有著一般水母的外型，

可是在其傘狀的頂部邊緣，可以發現綠色的螢光四射，給漆黑的深海加添了不少繽紛。也許你會很好奇，這個綠色的螢光是如何產生的呢？根據科學家的研究，發現到這種綠色的螢光，主要是由兩種蛋白質──Aequorin GFP(green fluorescent protein )──所造成的。 • 從下圖中，我們可以發現到，有一個叫做”Aequorin”的蛋白質(是一種特別的luciferase)，在經過鈣離子的催化後，經過一連串反應(氧化一種特殊的luciferin，叫做coelenterazine)，會釋放波470nm 的藍色螢光。此色螢光會傳遞能量激發GFP，使GFP 釋放波508nm 的綠色螢光。這種經過把能量傳遞再釋放的過程，我們稱之FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer)。

（４）早在十七世紀科學家就對生物的發光感興趣了。最早的探討是發生在一六六七年，法國科學家 R. Boyl發現，存於玻璃缸內的蘑菇，要有空氣才會發光，抽掉空氣就不能發光。七年後，又有意大利科學家 F. Spara-ani，發現生存於地中海的發光水母，雖然晒乾後是不發光，但是灑上水後可恢復發光。有了這兩項發現，科學家就推斷，生物的發光是一種純粹的化學作用，與生命的存與否無關。這個觀念在一八八五年又得到了進一步的證實；法國科學家 R. Du-bois於研究藏身在地中海的石灰岩孔中之海鷗貝時，發現其體內的發光物質可分解成耐熱的螢光素(luciferin)和不耐熱的螢光酵素 (luciferase)。此後，尋找各種

發光生物的螢光素和螢光酵素就變成研究此門生物科學的中樞課題了。現在，我們也知道，大多數的發光生物都具備特製的發光化合物；換句話說，海鷗貝的螢光素要配上海鷗貝的螢光酵素才會發光，配上細菌的或是蝦類的螢光酵素，再加水和氧氣，也不一定會發出光來。發光生物的螢光素和螢光酵素就變成研究此門生物科學的中樞課題了。現在，我們也知道，大多數的發光生物都具備特製的發光化合物；換句話說，海鷗貝的螢光素要配上海鷗貝的螢光酵素才會發光，配上細菌的或是蝦類的螢光酵素，再加水和氧氣，也不一定會發出光來。 • 3．水中殺手…猴獅雷呀！！ • 水母的觸手上佈滿刺細胞，像粘在觸手上的一顆顆小豆。這種刺細胞能射出有毒的絲，當遇到“敵人”或獵物時，就會射出毒絲，把敵人嚇跑或將其毒死。水母觸手上的刺細胞，遇到刺激時就會放出卷曲的絲狀物纏住食物，有的刺細胞末端有倒鉤或刺，能將毒液注入獵物體內，

使其麻醉。腹側中心的口部或口道上的小洞獵食浮游生物。傘緣上的觸手，少的有4隻，多的達到數百隻。使其麻醉。腹側中心的口部或口道上的小洞獵食浮游生物。傘緣上的觸手，少的有4隻，多的達到數百隻。 • 六．參考資料 • (1)YAHOO奇摩的知識+ • (2)Google 網站播放結束！謝謝觀看！

指導者：黃柏挺老師 作者：倪羽萱 陳宜婷 吳雅淳