ホタルのお尻が光る理由とその仕組は?夏の風物詩、ホタルの雑学

虫の雑学

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水辺で発光するホタルは夏の風物詩の代表格で非常にキレイで人気があります。

護岸工事や環境汚染で餌のカワニナが減少してしまい、ホタルの生息地が少なくなっているので野生下で見たことがある人は少ないのが残念です。

暗闇でポッと光って幻想的な光景を作り出してくれるので必見ですよ。

 

さて、発光するホタルと言えば、有名なのはゲンジボタルヘイケボタルです。(実は全てのホタルが発光するわけではありません。)

 

ゲンジボタルはホタルの中でもとりわけ強く発光します。

発光している期間も長く、成虫だけではなく卵、幼虫、サナギと全ての状態で光ります。

一体なぜホタルは発光するのでしょうか。

 

ホタルのお尻が光る理由とその仕組は?夏の風物詩、ホタルの雑学

何のために光るの?

卵からサナギまでの期間、光る理由には天敵への警告が挙げられますが、成虫が光る理由は主に交尾のためです。

オスが空を飛びながら発光し、草の上で光を放っているメスを見つけます。

そのままメスとうまくいけば交尾成立です。

 

他にも、オス同士空を飛んでいるときに光でコミュニケーションをしていると言われています。

ちなみに、チカチカと点滅する間隔は西日本より東日本の方が長い傾向にあり、その日の気温や環境にも左右されるそうですよ。

 

 

光るメカニズム

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メカニズム紹介前に事前知識として3つの物質を紹介します。

 

ルシフェリン

酵素のルシフェラーゼと反応すると発光する物質の総称です。

ホタルの他にも深海生物などの発光する生き物なら大概持っている物質です。

ホタルがもっているルシフェリンはホタルルシフェリンと呼ばれます。

 

ルシフェラーゼ

ルシフェリンを酸化して発光させる触媒です。

 

アデノシン三リン酸

ATPとも呼びます。

糖と塩基、リン酸3個からできる物質です。

高校生物のおさらいになりますが、この物質からリン酸1個が離れることでエネルギーが放出されて、生物が活動する源となります。

今回の反応では、さらにもう1つリン酸が離れた状態になります。

 

光る仕組み

 

それではしくみを箇条書きでご説明します。

  • ルシフェリン(材料)、アデノシン三リン酸(材料)、酸素(後でくっつく材料)、ルシフェラーゼ(触媒)、マグネシウムイオン(触媒)を用意
  • ルシフェリンとアデノシン三リン酸が反応してアデノシン一リン酸とリン酸二つに分解される
  • ルシフェリンと2で生成されたアデノシン一リン酸が結合する
  • さらに酸素と結合
  • アデノシン一リン酸と水素、酸素を1つずつ切り離す
  • さらに二酸化炭素を放出(オキシルシフェリンという状態の物質になる)
  • 発光

 

上から6番目の時の物質は非常に不安定でエネルギーの高い状態(励起状態)にあり、これが安定したエネルギーの低い状態(基底状態)に戻ろうとします。

 

その時に放出されたエネルギーが光エネルギーとなるので発光するのです。

 

難しくてわかりにくいかもしれませんが、この過程をホタルは体内で行っているんです。

 

 

ルシフェリンを作ってみよう

発光物質のルシフェリンは意外と簡単に作れることを、中部大学の研究グループが突き止めています。

 

必要な化学物質は2つ。

「ベンゾキノン」「システイン」です。

 

これらを中性の水に入れて3時間ほどかき混ぜると少量のルシフェリンが合成されます。

ベンゾキノン、システイン共に市販されているレベルの簡単な物質なので、学校や子供向け化学教室で実験できるほどです。

 

従来の方法よりも非常に簡単に合成できる画期的な方法ですが、まだまだ合成後の量が少ないので、もっと効率的に合成できないか研究されているようです。

 

 

さいごに

光るメカニズムについては、正直かなりわかりにくいと思いますが、「ルシフェリンとルシフェラーゼとアデノシン三リン酸が反応してエネルギーの高い状態になり、低い状態に戻るときに発光する」で大体合っています。

それぞれ元はありふれた化学物質なので、進化の過程でたまたまホタルの体内でこの化学反応が行われるようになったのではないかと予想されています。

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