ホタルは特殊な光生成細胞を持っていますが、現代生物学においてホタルはどのような意義を持っているのでしょうか?

ホタルの光は生物発光の一種です。ホタルの発光の原理は、ホタルには特殊な発光細胞があり、その中に2種類の化学物質があり、1つはルシフェリン（ホタルではホタルルシフェリンと呼ばれます）と呼ばれ、もう1つはルシフェラーゼと呼ばれます。ルシフェリンはルシフェラーゼの触媒作用により ATP を消費し、酸素と反応して励起酸化ルシフェリンを生成します。酸化ルシフェリンが励起状態から基底状態に戻るとき、光子を放出します。次は興味深い歴史エディターが詳しく紹介しますので、見てみましょう！

反応で放出されるエネルギーのほぼすべてが光の形で放出され、熱の形で放出されるのはごくわずかです。反応効率は95％なので、甲虫は過熱して燃えることはありません。これまで、人類はこのような効率的な光源を作り出すことができていません。

昆虫の下腹部には白い斑点がたくさんあります。実際、それは殻のうち光を通す部分です。内側には光を反射する白いフィルムが付いています。そのため、この部分は日中は白く見えます。

発光の生物学的意義: 成虫のホタルは、種特有の閃光信号を使用して異性を探し出して誘い、求愛、交尾、生殖の使命を果たします。一部の成虫のホタルは、狩りに閃光信号を使用します。もう 1 つの機能は警告信号としての機能で、刺激を受けるとホタルは明るい光を発します。

フラッシュ信号の構成

光は情報の媒体であり、含まれる情報量は光媒体の改変度合いによって異なります。閃光信号に含まれる情報、閃光信号の送受信はすべてホタルの雌雄間のコミュニケーションに影響を与える要因です。フラッシュ信号の時間と空間におけるこれらのパラメータの周波数、スペクトル、強度、分布は、信号のエンコードと見なすことができます。 1 つのフラッシュ信号には、スペクトル構成、発光体の形状、フラッシュ信号パターン、光の動きなどのパラメータが含まれます。

1. 照明器具

発光器官の形状と大きさは通常、ホタルの種を識別する基準となり、ホタルの種類によって発光器官の形態は大きく異なります。オスのホタルは一般的に2つの発光器官を持ちますが、メスのホタルは1〜3つの発光器官を持ち、大きな違いがあります。たとえば、水生ホタルのオスは2つの発光器官を持ちます。発光器官の最初の節は第5腹部節にあり、リボン状で、発光器官の2番目の節は第6腹部節にあり、「V」字型です。メスのホタルは1つの発光器官しか持たず、リボン状で第5腹部節にあります。

2. スペクトル構成

ホタルが発する光の色は、ホタルの体内のルシフェリンの構造と、ルシフェリンがルシフェラーゼと相互作用する方法によって決まります。蛍光スペクトルは種に特有であり、ホタルの種が異なればスペクトルも異なります。ほとんどのホタルは黄緑色の蛍光を発しており、夜間の黄緑色の光に含まれる情報は同種のホタルによって容易に受信されます。信号伝送において、黄緑色の光は損失を最小限に抑え、信号受信の効率、つまり信号対雑音比を向上させることができます。

3. 光の動き

これまでのところ、光の動きが情報の符号化に関与していることは確認されていませんが、脊椎動物と無脊椎動物の両方の非生物発光動物では、姿勢は行動上の接触において最も重要かつ直接的な視覚信号です。オスのホタルは通常、求愛するために種特有の閃光を発しながら空中を飛び、その光の軌跡は種に特有です。メスのホタルは、オスのホタルの単一の閃光パルスに基づいて種と性別を識別するのではなく、飛行中にオスのホタルが発する閃光信号の順序と閃光の軌跡を識別します。

4. フラッシュ信号モード

ホタルの点滅パターンには、オス特有の点滅パターン、オス特有の点滅間隔、メスの反応時間、メスの点滅時間など、多くのサブパラメータが含まれます。ホタルの点滅信号は種類によって大きく異なります。同じ種類のホタルでも、行動によって点滅信号が異なります。研究によると、オスのホタルが2秒間点滅し、模擬的な反応フラッシュを発した場合にのみ、メスのホタルを引き付けることができることが分かっています。メスのホタルは、間隔が 0.13 ～ 0.16 の閃光にのみ反応し、間隔が 0.20 ～ 0.34 の閃光には反応しませんでした。