人类首次在波尔卡圆点树蛙身上发现自然荧光现象，这是两栖动物中的第一例。
来源 New Scientist
撰文 Sam Wong
翻译 肖坤
审校 陆妍婷
荧光是一种光致冷发光现象。当物质经某种较短波长的光照射后，吸收光能并随即发出比入射光波长更长的光，该出射光即称之为荧光。这种现象常被发现存在于鹦鹉、海龟、以及许多鱼类身上，科学家推测这些动物利用荧光可以实现自我保护或进行交流通讯等。然而，在众多两栖动物中，此前还没有发现一例可自然发出荧光的物种。
成年雄性波尔卡圆点树蛙在 400nm 紫外线照射下发出荧光（上图），以及在日光照射下的波尔卡圆点树蛙（下图）。图片来源：论文原文
这回发现的波尔卡圆点树蛙（Hypsiboas punctatus），隶属于雨蛙科（Hylidae），是一种广泛分布于亚马逊盆地的蛙类。其体长约3cm，拥有两栖动物中不常见的透明皮肤，在普通日光照射下，皮肤呈浅绿色并带有白、黄或红色斑点（如图所示）。一般活跃于清晨、黄昏和夜间。
Julián Faivovich 博士在阿根廷布宜诺斯艾利斯的 Bernardino Rivadavia 自然科学博物馆工作，他在研究这种树蛙的皮肤色素时意外地发现了这一荧光现象。“在一些工作中，我们需要使用紫外线来照射它们身上的组织，然后发现它们居然全身都在发荧光。”他说。通过测量，他们发现圆点树蛙的身体对光的最大吸收波长在 390-430nm，发出的荧光峰值在 450-470nm，其次是 505-515nm，从而整体呈现出青色，且雄性和雌性个体的颜色无明显差异。
他和同事沿着树蛙身上发出的荧光，一路追踪荧光发射的源头。他们分别测量了树蛙身上不同部位的荧光谱线，并与活体树蛙的荧光谱线相匹配，最终发现荧光的来源是树蛙淋巴和皮肤腺中的某种可称作 hyloins 的化合物。通过提纯淋巴和皮肤间质组织、表皮和皮肤腺体中的荧光分子，并采用生化及光谱分析，发现其中可称作 Hyloins-L1、Hyloins-L2 和 Hyloins-G1 的分子是产生荧光的根源。另外，研究人员还发现树蛙发出的荧光亮度与周围环境的光照密切相关，在满月的夜晚，树蛙发出的荧光亮度可以增强 18.5±2.6%，在黄昏时段甚至可以增强 29.6±3.2%。
树蛙的这种“特性”使它们可以吸收自己不敏感的波长的光，并发出自己非常敏感的波长的光。这意味着树蛙或许可以看到自己或其它树蛙所发出的荧光。到目前为止，人们还不清楚树蛙这个特性有什么用，“或许能在它们的相互交流中起到某种作用？”美国佛罗里达大学的 David Blackburn 说，“我们设想了很多多模信号，噪声和视觉信号都有。每次一想到这些荧光可能会在交流中起到某种作用都会让人非常兴奋。”
Faivovich 和 Blackburn 都认为这种荧光现象可能比人们想象的更为普遍。“据我所知之前应该没有多少人研究过蛙类中的荧光现象，” Blackburn 说，“也许我们应该把人类捕获的每一种蛙类都拿来看看有没有荧光。”
目前人类所知的蛙约有 5000 种，波尔卡圆点树蛙可能不是唯一一种可以发出荧光的蛙类。“一般很少存在一种特性为某一种蛙类所专有，” Blackburn 说，“所以这更可能是较为普遍的特性。但是这样就会带来新的问题——产生荧光的生态环境是什么呢？它只普遍存在于树蛙中吗？这种现象在其它生态环境中出现过吗？”
原文链接
https://www.newscientist.com/article/2124466-luminous-frog-is-the-first-known-naturally-fluorescent-amphibian
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论文基本信息
【题目】 Naturally occurring fluorescence in frogs
【作者】 Carlos Taboada et al.
【刊期】 PNAS March 13, 2017
【日期】 Published online before print March 13, 2017
【DOI】 doi.org/10.1073/pnas.1701053114
【摘要】 Fluorescence, the absorption of short-wavelength electromagnetic radiation reemitted at longer wavelengths, has been suggested to play several biological roles in metazoans. This phenomenon is uncommon in tetrapods, being restricted mostly to parrots and marine turtles. We report fluorescence in amphibians, in the tree frog Hypsiboas punctatus, showing that fluorescence in living frogs is produced by a combination of lymph and glandular emission, with pigmentary cell filtering in the skin. The chemical origin of fluorescence was traced to a class of fluorescent compounds derived from dihydroisoquinolinone, here named hyloins. We show that fluorescence contributes 18−29% of the total emerging light under twilight and nocturnal scenarios, largely enhancing brightness of the individuals and matching the sensitivity of night vision in amphibians. These results introduce an unprecedented source of pigmentation in amphibians and highlight the potential relevance of fluorescence in visual perception in terrestrial environments.
【链接】http://www.pnas.org/content/early/2017/03/07/1701053114
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