我们常常惊叹于那些在夜晚中闪烁的微小生命——萤火虫。它们如同夏夜的使者，用微弱却坚定的光芒，点亮了黑暗的角落。然而，当我们将时间的指针拨回到约1亿年前，那些远古的萤火虫，它们的光芒又是怎样的呢？
最近，中国科学家在缅甸琥珀中发现了一枚古老的萤火虫化石，这一发现不仅为我们揭开了生物发光演化历史的新篇章，也让我们得以窥见那些远古生命的光芒。
远古的光辉：缅甸琥珀中的发现
这枚珍贵的化石保存在约1亿年前的白垩纪中期缅甸琥珀中，它代表了萤科动物的一个新属种，被命名为何海坤弗拉马里翁熠萤。从形态上看，这种熠萤体长不足1厘米，拥有一对细长的触角和一对透明的翅膀。它的腹部末端附近有一个明显的发光器，这是萤火虫特有的生物发光器官。这个发光器官在化石中清晰可见，并且与现代萤火虫的形态十分相似，表明这种萤火虫在白垩纪时期就已经具备了发光的能力。
生物发光，这一自然界中的奇妙现象，其起源一直是科学家们探索的谜题。最新的研究表明，动物的生物发光特性最早出现于至少5.4亿年前，海洋无脊椎动物八放珊瑚当时已进化出这种能力。这一发现将动物进化出生物发光特性的时间向前推了约2.7亿年。
在漫长的演化过程中，生物发光的功能也变得多样化。从迷惑、诱捕猎物到恐吓掠食者，再到向潜在配偶传递信号，生物发光在自然界中扮演着重要的角色。而萤火虫，作为生物发光的代表之一，其发光器官的稳定性和功能性在演化过程中得到了保留。
光芒的意义：求偶与交流
熠萤的触角末端具有明显的椭圆形感受器，科研团队认为，这可能是特化的嗅觉感官，用于在夜晚寻找配偶。通过化石的详细分析，科学家们推测，这类白垩纪熠萤的发光器可能既用于夜间求偶，也用于生物个体间的交流。这一发现丰富了我们对萤火虫演化历史的认识，也让我们对昆虫发光的演化历史以及形成机制有了更深的理解。
人类对生物发光的借鉴
生物发光现象对人类大有启发，现在人类已在多个领域应用了生物发光原理。从工程应用到医学诊断，从化学、物理学研究到农业监测，生物发光技术的应用范围越来越广泛。例如，利用生物发光细菌作为光源的生物发光灯，具有节能、环保、寿命长等优点；在医学上，利用生物发光现象进行疾病诊断，如将荧光素酶的基因转入癌细胞中用来追踪癌细胞。
约1亿年前的缅甸琥珀中的萤火虫化石，不仅让我们得以窥见远古生命的光芒，也为我们提供了探索生物发光演化历史的宝贵资料。这些远古的萤火虫，它们的光芒或许不如现代萤火虫那样明亮，但它们在演化的长河中所扮演的角色，却是不可忽视的。它们的光芒，是生命演化的见证，也是自然界中不可或缺的一部分。
随着更多化石的发现和科学技术的进步，我们有望进一步揭开生物发光的神秘面纱，探索更多关于生命演化的奥秘。而这些远古的光芒，将继续在人类的智慧中闪耀，照亮我们对自然界的理解和探索。
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生物发光是自然界中一种有趣的现象，广泛分布在各类生物中，如深海鱼、发光蘑菇和萤火虫。在当今陆地生态系统中，能发光的生物大多属于鞘翅目昆虫（俗称甲虫），而其中又以叩甲总科（叩头虫、萤火虫及其近亲）的物种最多。能够生物发光的叩甲总科的物种大部分归属于“萤类”（lampyroid），包括萤科（Lampyridae）、光萤科（Phengodidae）、雌光萤科（Rhagophthalmidae）和华光叩甲科（Sinopyrophoridae）。在萤类分支中，除华光叩甲科之外，其它科的物种身体均较为柔软，部分类群的雌性还具有幼态持续现象，但也正因此使得这一类群的物种很难被保存成为化石。蔡晨阳团队于2021年在白垩纪缅甸琥珀中发现了叩甲总科的一新科，即白垩光萤科（Cretophengodidae），代表了萤类早期演化的一个过渡环节。人们所熟知的萤火虫（萤科）的美丽舞姿自古以来受大众所喜爱，并引发了长久的科学探索。然而，中生代萤科化石极为罕见，目前报道一例。
图1：现代夜晚森林中闪闪发光的萤火虫
近期，中国科学院南京地质古生物研究所陆地生态系统研究中心蔡晨阳研究员等与国内外同行合作，描述了缅甸琥珀中发现的中生代第二例萤科化石。这一发现对于研究萤科的生物发光、重要性状的起源和演化具有重要意义。该项研究成果于2024年9月11日在线发表于英国《皇家学会会刊—B辑》（Proceedings of the Royal Society B）上。
Article Highlight
#2024#
研究人员在白垩纪中期缅甸琥珀（约1亿年前）中发现了一枚保存完整的萤火虫雌性个体，代表了一新属种（Flammarionella hehaikuni Cai, Ballantyne & Kundrata, 2024）。基于现有的鉴定特征以及与现生物种的比较形态学研究，将该化石归入现生萤科熠萤亚科（Luciolinae）的基干类群。该物种的触角第3到第11小节末端有非常明显的椭圆形感受器，可能是特化的嗅觉感官。该化石萤火虫腹部末端附近的发光器与现生熠萤亚科萤火虫十分相似，证明了其特征演化的稳定性。
图2：中生代第二例萤火虫，弗拉马里翁熠萤
图3：弗拉马里翁熠萤特化的触角感受器和近腹部末端的发光器
结合此前在白垩纪缅甸琥珀中发现的萤火虫和白垩光萤等发光甲虫，该研究显示了中生代发光器官的形态多样性，极大丰富了人们对叩甲总科生物发光演化历史的理解。随着未来化石发现的深入，期待更多发现，进而揭示发光昆虫在中生代演化历史及其形成机制。
本项研究得到了国家自然科学基金委的资助。
论文相关信息：Cai, C., Tihelka, E., Ballantyne, L., Li, Y. D., Huang, D., Engel, M. S., & Kundrata, R. (2024). A light in the dark: a mid-Cretaceous bioluminescent firefly with specialized antennal sensory organs. Proceedings of the Royal Society B, 291(2030), 20241671.
https://doi.org/10.1098/rspb.2024.1671
Li, Y. D., Kundrata, R., Tihelka, E., Liu, Z., Huang, D., & Cai, C. (2021). Cretophengodidae, a new Cretaceous beetle family, sheds light on the evolution of bioluminescence. Proceedings of the Royal Society B, 288(1943), 20202730.
https://doi.org/10.1098/rspb.2020.2730
