ふつうの懐中電灯をずっと手で持っていると、ガラスの部分が熱くなりますよね。電球は電気を使って、光と熱の両方を作り出しているからです。でも、ホタルがゆびの上にちょこんとのって黄色い光をピカッと光らせても、まったく熱くありません。光った瞬間にそのおしりにさわっても、熱さは全然感じないのです。こんな小さな虫が、もえないで空気から光を作り出すなんて、どうやっているのでしょうか。
その秘密をたしかめるために、ホタルの体のなかを見てみましょう。科学者たちはこの技を「生物発光」と呼んでいます。ちょっとむずかしい言葉ですが、生き物が自分で光をつくるという意味です。言葉を分けてみると、「バイオ」は命、「ルーメン」は光をあらわしています。こんなふうに光る生き物は、ホタルだけではありません。深い海の魚や小さな海のプランテインなども暗やみで光ります。でも、ホタルは私たちの身近な庭や森で光を見せてくれるのです。
Alitaptapでは、世界中から光る虫の報告が集まっています。少し前には、市民科学者たちがドイツのビルケンヴェーダーやミヒェンドルフ、フランス、チェコなどでヨーロッパツチボタルを見つけたよと記録してくれました。ほかにも、カナダやマサチューセッツ州で冬ホタルが、香港島でPygoluciola qingyuが見つかっています。こうした光る虫たちはみんな、夜の闇を照らすためにまったく同じ化学のレシピを使っているのです。
そのレシピには、ホタルのおしりにある特別な器官のなかで働く4つの大切な材料があります。体のこの部分を、小さな化学の実験室だと思ってください。最初の材料はルシフェリンという化学物質です。これはおしりのなかでいつも出番を待っている、光のもとになる分子です。2つめの材料はルシフェラーゼという酵素です。酵素は、分子の小さなハサミや、化学反応をスーッと早めてくれるお手伝いさんのようなものです。
3つめの材料はエネルギーで、生き物の細胞がみんな仕事をするために使っている分子の中にしまわれています。そして4つめでいちばん大切な材料が、酸素です。これは、あなたが息をするときにいつも吸いこんでいる、あの同じ気体です。
ホタルが光りたいときは、脳からシグナルが体へと送られます。多くの虫では、気管小管というくだが、外の空気をそのまま光る器官へと運んでいます。ホタルがバルブを開くと、ルシフェリンとルシフェラーゼが待っている場所に酸素がドッと流れ込みます。酸素がそれらの化学物質とまじった瞬間、すごいスピードで反応が起きます。ルシフェラーゼの助けを借りて、ルシフェリンが酸素やエネルギーの分子とピタッと結びつくのです。このあっという間のまじり合いによって、不安定でワクワクした新しい分子が生まれます。そのワクワクした分子がもとの落ち着いた状態にもどるとき、余分なエネルギーを外に手放します。ホタルの体はそのエネルギーを熱として出すのではなく、ほとんどぜんぶを目に見える光に変えてしまうのです。
これはすごくむだがのないやり方です。エネルギーのほとんど百パーセントが光に変わります。ふつうの家庭の電球は、エネルギーのほとんどを熱としてむだにしてしまいます。もし電球がホタルくらいむだがなかったら、さわっても熱くなることはないでしょう。
光るのをコントロールするのも、作り方とおなじくらいよくできています。ホタルは光を出し続けるために酸素が必要なので、今度は光を消す方法を見つけなければなりません。ろうそくの火を吹き消すようにはいかないのです。そのかわり、ホタルは神経のしくみを使って酸素のバルブを調節します。バルブを閉じると、酸素が流れてこなくなります。新鮮な酸素がなくなると、化学反応はピタッと止まり、光も消えます。またバルブを開けば、光がもどってくるのです。
種類によって、このしくみの使い方はさまざまです。ドイツからフランスにかけてのヨーロッパで見つかるヨーロッパツチボタルのように、草むらの中でパートナーをひきつけるために、ボーッと安定した光を出しつづける種類もいます。空中でピカピカとすばやく点めつする光のパターンを使う種類もいます。おしりの中で起きている化学反応はどちらも同じですが、タイミングがまったくちがうのです。
科学者たちは、自然がむずかしい問題をどうやって解決しているのかを知るために、今でもこうした小さな光を研究しています。地図や庭で光る虫を見かけたら、何が起きているのかもう知っていますね。空気のひとくちが中の特別な化学物質と出会って、冷たい光のフラッシュが暗やみの中にパッと輝いているのです。