【加州闪亮猫】哇偶！这里的雪地会发光

研究人员首次在俄罗斯北极白海生物观测站附近的雪地里遇到了能发出明亮蓝色光的海洋桡足类。

摄影：ALEXANDER SEMENOV / WHITE SEA BIOLOGICAL STATION (WSBS MSU)

撰文：ELIZABETH ANNE BROWN

在俄罗斯高纬度的北极地区，生物学家Vera Emelianenko从白海沿岸一个偏远的野外生物观测站出发，在12月寒冷的夜晚散步。与她一起的是该站分子生物学家的儿子Mikhail Neretin，还有一只巨大的雪纳瑞犬和爱尔兰软毛梗。

Neretin在北极地区的狂风中沿着潮汐带结冰的堤坝跋涉时，在雪堆中发现了蓝色的亮晶晶的东西。是父亲的手机掉了吗？

当他们走过去一探究竟时，他们的脚印连成了一道飘渺的的蓝色的线。Emelianenko说：“它们就像雪地里的蓝色圣诞灯。”

夜间被科学家的脚步惊扰时，这些浮游生物开始发光。摄影：ALEXANDER SEMENOV / WHITE SEA BIOLOGICAL STATION (WSBS MSU)

她弯下腰挖起一把雪。轻轻地挤压，雪球发出更明亮的光芒。狗在前面奔跑，留下了一条发光的小径，好像北极光已经从天空渗到了雪地里。

在收到一连串的电话和照片后，该观测站的生物学家和俄罗斯各地的一群海洋科学家都在为这一发现而激动不已。Emelianenko和Neretin带站里的摄影师Alexander Semenov出去记录“发光的雪”。Semenov说，为了让那些斑点闪闪发光，“我们在雪地里一起踩了大约两个小时”。

第二天，Emelianenko在立体显微镜下观察了一个发光的雪球，试图识别那些有生物发光的小东西。等待冰融化时，她用针戳了那些微小的碎屑，却没发现什么。但后来她在装着融雪的培养皿中发现了一些桡足类动物，是一种微小的水生甲壳类动物。当她戳它们时，这些小东西闪出淡淡的蓝色光芒。

这可能是对北极地区发光的雪的第一个解释。多年来，研究人员偶尔会观察到闪闪发光的雪，但都没有进行过严格的考证。

桡足类生物的生命史

桡足类生物是一种微小的甲壳类动物，只有几毫米长，大约相当于几粒沙子排在一起的大小。蒙特雷湾水族馆研究所研究深海浮游动物的海洋生物学家Steven Haddock解释说：“它们是海洋中的虫子。个头小，数量多，是很多海洋生物的食物。”

虽然关于桡足类生物没什么新闻，它们也不具有太多文化代表性（海绵宝宝中的痞老板除外），但据估计，它们在海洋中占生物量的多数。它们无法自己游动，只能随波逐流。这种特殊的桡足类动物——Metridia longa，从加拿大哈德逊海峡到缅因州的水域都有出现，散布在北冰洋里。

莫斯科俄罗斯科学院北极海洋浮游动物专家Ksenia Kosobokova说，即便如此，Metridia在白海沿岸也没有太大作用。Kosobokova解释说，它们通常在更远的海洋中被发现，白天随水流迁移到24-93米的深处，在黑暗的夜晚（冬天大部分时间是这样）上升到离海面几米的地方。

Kosobokova说，桡足类动物一定是被强流卷住了。白海上涨的潮水每天有两次冲上海岸，冰冷海水和水里的东西都会从冰雪的裂缝中流过。对于桡足类动物这种无法自己游动的生物来说，它们无处可逃。

可能第一次看到发光的雪的那天（12月1日）几乎是新月，而且距离2021年最近的近地点还有三天，当时月球离地球最近。这使得潮汐更强烈。但12月16日，工作人员们第二次见到了发光的雪，这表明：可能不需要一年一度的月运周期就能为“发光的雪”创造条件。

桡足类动物如何发光

大多数生物发光是在氧化一种名为荧光素的小能量储存分子时产生的。荧光素本身会稳定产生非常微弱的光泽。但荧光素与荧光素酶相结合时，反应加剧，光芒就会更加闪亮。

Haddock解释说：“桡足类动物身体里有两个分子，一个是发光器和一个是催化剂。”对于一些桡足类动物来说，荧光素和荧光素酶在身体内部反应，但Meridian longa的头部和身体上都有腺体，可以发出光芒。“它们会同时射出这两个分子，并在水中形成一点光。”

科学家认为，Metridia和其他桡足类动物将生物发光作为防御手段。加州大学圣巴巴拉分校进化生态学和海洋生物学教授Todd Oakley说:“一种看法是，光芒可能会吓到捕食者，它们就会把吃进嘴里的桡足类动物吐出来，” 或是分散捕食者的注意力，留出足够的时间让桡足类动物逃跑。

幽灵鬼火

Kosobokova推测，栖息在雪中的桡足类动物正在死亡，但还没完全死掉——毕竟，北极的浮游生物很适应冰冷的气温。但研究生物发光的专家表示，它们很可能已经死了——这使得它们的蓝色光芒有点像鬼火。

就像许多笨手笨脚的孩子们悲伤地发现，如果不小心挤压了死掉的萤火虫，它们仍然会发光。

Haddock补充说：“在我们的科学标本上这种事也时有发生。如果你收集了一个生物体，把它放在冰箱里供以后研究。然后，当你把它拿出来时，它会慢慢开始发光——它们体内的化学物质仍然能够反应。”

加州大学洛杉矶分校的研究生Emily Lau研究鱼类和桡足类甲壳生物的表亲——介形亚纲动物，研究它们生物发光的化学机制。它们看起来像有眼球的芝麻。她说：“人们可以把它们晒干，它们死后你在水中把它们碾碎，它们同样会发光。”

Lau说：“只要存在小分子荧光素，就会产生生物发光。”

研究极夜和北极海洋生态系统的挪威北极大学教授Jørgen Berge表示，现在认为”雪地灯光秀”是桡足类动物的功劳可能还为时过早。Berge在挪威群岛斯瓦尔巴海岸的雪地上观察到了类似的沉积物，他认为二藻酸盐块可能是更好的解释，这些藻类也是生物发光的单细胞藻类（尽管他尚未检测这些斑点来识别它们的成分）。

双鞭毛虫门生物是许多壮观的海洋生物”发光秀”的主力演员——比如波多黎各的“磷光海湾”，那里的游客可以用发光的水打水仗；再比如，加州海岸的海豚一跃而起，能抛出空灵发光的水线。

Berge 解释说：“人的注意力很容易集中在‘样本中’较大的生物上。” 但是在样本中识别出一种能够生物发光的生物并不意味着另一个不太明显的生物就不发光。 然而，Berge 也认为，即使是双鞭毛虫门生物在发光，这些光芒也太亮了。

也许最令人惊讶的是，在一个活跃了80多年的生物观测站，之前从未看到过发光的雪——只有24岁的Emelianenko和18岁的Neretin发现。Kosobokova说，这可能是因为大多数人不会在十二月的北极夜晚出门散步。“我们这里也有熊和狼，”Semenov补充道。

但年轻的生物学家敏锐的眼睛和对寒冷的耐受力得到了回报。Haddock说:“如果你有一颗孩童般的好奇心，就会发现很多神秘的事。”

Semenov表示同意。“你不会希望美就在你的眼前，而你却意识不到吧。”

（译者：七〇）