ふつうの懐中電灯をつけると、壁を照らすだけでなく別のことも起きます。ライトを数分つけっぱなしにすると、ガラスが温かくなってきますよね。電球は、すべての電力を光に変える代わりに、熱を出してエネルギーをむだづかいしているのです。でも、手のひらにとまったホタルはそんなことをしません。ホタルが光るとき、おしりは冷たいままです。もし電球みたいに熱を出していたら、小さな虫の体は中から焼け焦げてしまいます。
科学者たちは、この冷たい光を「生物発光」と呼びます。むずかしい言葉に聞こえるけれど、意味はカンタン。「生物」は生きもので、「発光」は光を出すということです。この技が使えるのはホタルだけではありません。でも、私たちが庭や公園でいちばんよく目にするのはホタルです。世界中のいろんな場所で、人々が「Alitaptap」という地図を使ってホタルの目撃情報を記録しています。今この瞬間も、ミシガン州ビトリーやノースカロライナ州スワナノアでは、冬ホタルを見つける人がいます。海をわたったフィンランドのサヴィタイパレや、ドイツのザルツヘンメルドルフでも、ヨーロッパツチボタルが見つかっています。これらの虫たちは、住んでいる場所も見た目もちがうけれど、光を作るための化学のレシピはまったく同じです。
この魔法がどうやって起きるのかを知るには、ホタルのおしりの中をのぞいてみる必要があります。ホタルのおしりには、「ルシフェリン」という特別な化学物質が入っています。この名前は、「光をもたらすもの」という意味の古い言葉からきています。ルシフェリンだけでは、暗闇の中でじっとしているだけです。目を覚まさせるためのパートナーが必要なのです。そのパートナーが、「ルシフェラーゼ」という酵素です。ルシフェリンをよく乾燥したまきだとすると、酵素は火をめらめらと燃え上がらせるマッチのようなものです。でも、まきとマッチがあっても、火を起きあがらせるにはもうひとつ必要なものがあります。それは「酸素」です。
ホタルがピカッと光りたいとき、体の小さなバルブを開きます。このバルブのおかげで、おなかの中にあるチューブへと空気が一気に流れ込みます。酸素がルシフェリンとルシフェラーゼに混ざり合います。するとすぐに、化学反応が起きます。原子のならびが変わり、エネルギーが放出されます。そのエネルギーを熱として逃がすのではなく、反応はほとんどすべてを「光子」と呼ばれる光の粒子に変えてしまいます。だから光が冷たいのです。これは、人間が何年もの間ラボで真似しようとしていながら、虫の効率にはまだかなわないですごい化学の技なのです。
このシステムのおかげで、ホタルは自分の光を完全にコントロールできます。ホタルの背中にはライトのスイッチなんてないので、そのかわりに酸素をコントロールしているのです。バルブが閉じると、酸素の流れが止まります。化学反応の燃料がコンマ数秒でなくなって、光はパッと消えます。バルブがふたたび開くと、光がまたパッとつきます。ホタルの中には、このバルブをものすごく速く開け閉めできるものもいます。だから、まるでモールス信号のようにピカピカ光って、暗闇の中で仲間を見つけるための特別なサインを送っているのです。
でも、すべてのホタルがピカピカ光るわけではありません。オレゴン州のクーパー・マウンテンやドイツのエンディゲン・アム・カイザーシュトゥールでのAlitaptapの記録を見ると、光る虫の仲間であるツチボタルの記録が見つかります。メスのツチボタルには羽がありません。地面をはいまわり、すばやい点滅ではなく、おだやかでずっと変わらない光を放ちます。彼女たちもルシフェリンとルシフェラーゼ、そして酸素を使っていますが、体のバルブを開いたままにしているのです。葉っぱや岩の上にとまって、まるで小さな緑のナイトライトのように、空を飛ぶオスが気づいてくれるのを待っています。
化学は話の半分でしかありません。ホタルの光るおしりを顕微鏡で見ると、小さなランタンのようにできているのがわかります。おしりの透明な皮膚は平らではなく、でこぼこしていて、小さなギザギザのウロコがあります。科学者たちは、このでこぼこが光を外へとはね返す手助けをしていることをつきとめました。もし皮膚がツルツルだったら、光の多くは昆虫の体の中に閉じ込められてしまい、あちこちではね返ったあげく消えていってしまいます。でこぼこしたウロコは懐中電灯のレンズのように働き、ほかのホタルが遠くからでも見つけられるように、光を夜の空気へと押し出しているのです。
人々は何百年もの間、この光について考えてきました。顕微鏡や化学のラボができる前は、星から落ちてきた火花だとか、妖精が残した魔法の粉だというお話が語られていました。今では、それがただの科学の働きだとわかっています。それは、炭素、水素、窒素、酸素、そして硫黄の原子が小さなおなかの中でパチッと結びつくことのくり返しです。テキサス州サンアントニオのアメリカボタルであれ、アリゾナ州ツーソンの暗い色のホタルであれ、マップにホタルを記録するときはいつでも、何百万年もずっと同じように動き続けている科学のようすを目の当たりにしているのです。