深海裡的冷光怎麼來？生物發光與螢光其實不同

在沒有陽光的深海，魚、魷魚與膠質浮游動物身上仍可能閃出藍綠色微光。這不是牠們把白天吸收的亮光儲存到夜裡，也不是海水本身通電，而是生物體內或排出體外的化學反應釋放能量，再把能量轉成可見光。這種由生物自行製造並放出的光，稱為生物發光。

許多發光系統都涉及一種可被反應的分子與催化反應的酵素，常以螢光素與螢光素酶概括稱呼；氧與其他輔助成分參與後，反應產物進入較高能量狀態，回到較低狀態時便放出光子。不同類群採用的分子並不完全相同，顯示發光能力可能在演化過程中不只一次獨立出現。

生物發光也不等於生物螢光。前者的能量來自生物體的化學反應，即使四周沒有外來照明，也能自己發光；後者則必須先吸收某一波長的外來光，再以另一種顏色放出。若潛水攝影使用特定光源與濾鏡，看見珊瑚或魚類呈現鮮豔色彩，拍到的可能是螢光，而不是生物正在化學發光。

海洋發光為何多半偏藍？水會選擇性吸收不同波長的光，藍色在海水中通常傳得較遠，因此能被較遠處的眼睛接收。美國國家海洋暨大氣總署指出，海洋生物發光雖以藍色最常見，仍可從接近紫色延伸到黃綠色，極少數也會產生紅光；所以「所有生物光都是藍色」只是便於記憶的簡化。

發光的用途沒有單一答案。有些動物用突然的閃光驚嚇追捕者，或排出發亮物質混淆對方；有些以發光部位引誘獵物靠近，也有物種利用規律光訊號辨認同類與尋找配偶。還有動物從腹面發出接近上方微光的亮度，減弱自己從下方看去的剪影。相同的物理現象，可以在不同物種身上服務完全不同的生存策略。

它在海中也不是罕見特技。NOAA 海洋探索資料估計，在水深二百至一千公尺的遠洋水柱中，約八成動物具有生物發光能力；常見類群包括魚、魷魚、水母、櫛水母與其他膠質動物。這個比例描述的是特定深度與棲地的調查結果，不能直接解讀成全海洋八成生物都會發光，更不代表每一個個體都持續點亮。

研究這些光並不容易。強烈探照燈可能使活動動物避開，也可能傷害適應黑暗的感光器官；透明或偽裝良好的生物即使在亮光下仍難辨認，捕捉上岸又會改變壓力與行為。因此科學家使用低光攝影、無誘餌觀測與光譜量測，盡量在原環境記錄。生物發光為何在海洋水柱特別普遍、各套化學系統如何演化，至今仍有許多未解問題。

資料來源：美國國家海洋暨大氣總署海洋探索計畫（NOAA Ocean Exploration），〈What is bioluminescence?〉，2013 年 3 月 5 日發布、2020 年 9 月 29 日更新，https://oceanexplorer.noaa.gov/ocean-fact/bioluminescence/；美國國家海洋暨大氣總署國家海洋服務（NOAA National Ocean Service），〈What is bioluminescence?〉，2024 年 6 月 16 日更新，https://oceanservice.noaa.gov/facts/biolum.html