第25章 漫談生物與仿生(4)(3 / 3)

生物發光和人工光源(電燈等),發光過程是不一樣的。為了說明這個問題,我們可以做一個簡單的實驗。當把手慢慢地湊近電燈泡時,我們立刻就會感到燈泡是很熱的(如果不小心用手摸著了燈泡,還會挨一下燙)。這說明,電燈在發出光的同時,還放出了大量的熱。而當你把螢火蟲攥在手裏時,隻會看到它一閃一閃發光,卻感覺不到有熱放出來。放熱和不放熱,正是這兩種光源的本質的區別。在發光的同時還放出熱的光源,叫“熱光源”。熱光源發出的光,叫熱光。隻發光、不放熱的光源,叫做“冷光源”。這種光源發出的光,叫冷光。

很多人工光源(如白熾燈)發出的都是熱光。生物發出的光,都是冷光。

冷光源比熱光源有許多優點,主要的是它的發光效率高。

我們現在用的白熾燈,是靠燈絲發熱而放出光,燈絲一般要燒到3000℃的高溫。在這個過程中,要有90%的電能變成熱浪費掉,隻有10%的電能變成了光,就是說發光效率隻有10%。而生物發光,由於不發熱,所以把化學能全部都變成了光,就是說發光效率幾乎是100%。如果我們能夠把世界上使用的燒燈絲的燈泡,都換成和生物發光類似的冷光源,你算算會節省多少電呢!

近些年來,科學家們對熒火蟲等動物發光的研究,已經獲得很多成果。先是從螢火蟲發光器中分離、提取出了純的熒光素,後來又分離、提取出了熒光酶。取得這些成果可是不容易呢!每隻螢火蟲發光器裏麵的熒光素和熒光酶的數量,都是很少很少的,要提取象一張郵票那樣重的熒光素,就要用33000多隻螢火蟲,更何況,要把這兩種物質和其他物質分離開,必須經過複雜的物理和化學作用呢。接著,科學家們又用化學方法人工合成了熒光素。這就給人們製造類似於生物發光的冷光源,提供了可能。這種光源不僅發光效率高,而且可以用在不能使用電光源的場合,如在水下,或在充滿爆炸性瓦斯氣體的礦井之中。

現在,人們已經能夠初步采用摻和某些化學物質的方法,得到類似於生物光的冷光。許多研究者也在繼續深入探討生物發光的機理,希望能夠從中得到某些啟示,以便製造出高效人工冷光源。看來,人類大規模使用冷光源照明的日子,可能為期不遠了。到那時,不僅會出現各種廉價的冷光發光體,而且還會裝設出冷光發光牆,那可真是“夜如白晝”了。那時誰要想知道現在我們用的各種電燈是個什麼樣子,他就隻好到博物館去看了。

可愛的青蛙

靜靜的池塘,水平如鏡。圓圓的荷葉上,顆顆晶瑩的水珠在陽光的映照下閃閃發光。水珠旁,蹲著一隻大青蛙。它的一雙明亮的大眼睛,專注地凝視著前方。

就在這隻青蛙眼睛的正前方,開放著朵朵淡紅色荷花。花繁葉茂,好看極了。可是,美中不足,落在花瓣上的一隻綠頭蒼蠅不禁使人生起厭惡之感。這時,人們多麼希望享有“捕蟲能手”之稱的那隻大青蛙趕快去吃掉它!

蒼蠅就在青蛙眼前,可青蛙卻一動也不動。是在打瞌睡呢,還是它眼大無神視力不佳?

突然,那隻蒼蠅拔腿要跑。就在這一瞬間,隻見青蛙以迅雷不及掩耳之勢,對準蒼蠅騰身一躍,張開大口,翻出舌尖,一下子就把蒼蠅粘住,卷進嘴裏,吞下肚去。

原來,青蛙隻是不理睬不動的東西,對活動的昆蟲卻是明察秋毫哩!正是因為青蛙有這樣一雙眼睛,再加上它那舌根長得靠口邊的長舌頭、粗壯有力的後腿,因而它就能夠準確地捕捉食物和逃避敵害。

青少年朋友們要問,青蛙的眼睛為什麼會有這樣的視覺特點,它是怎樣看東西的呢?

為了解答這個問題,先讓我們談談科學家們所做的有趣的實驗吧。

把一隻青蛙放在一個鋁製半球形屏的球心位置上,讓它觀察在屏上出現的各種不同形狀的物體。這些小物體是用鐵片做的,在屏的外側用一塊磁鐵就可以使它們固定不動,或者沿屏來回移動。

再把蛙眼通往腦的視神經暴露出來,在視神經上插上極細的微電極,並用導線把微電極分別跟示波器和揚聲器連接起來。這樣,做實驗的人就既能通過示波器觀察到眼睛發出的神經電信號,又同時能聽到喇叭裏發出的由這些電信號轉換成的聲音。

當青蛙看到了什麼東西的時候,蛙眼的視網膜就產生神經電信號,並把這些電信號通過視神經傳送給大腦。也就是說,把看到的東西報告給了大腦。因此,用上邊講到的這樣一套實驗裝置,人們可以直觀地看出,蛙眼對某種物體有反應(有神經電信號發出),還是沒有反應(沒有神經電信號發出)。