十月二十五日、ある人が私たちのコミュニティ地図にカナダのモーガビルで冬のホタルを見つけたというピンを立てました。同じ肌寒い日、別の観察者がオーストリアでヨーロッパツチボタルを記録し、また別の人香港でDiaphanes citrinusを見つけました。世界中で、人々が暗闇で光る虫たちを見つけています。光るホタルの尻尾を見ると、小さな電球を思い出しますよね。でも、何分かつけていた普通の電球に触ったら、熱くてすぐに手を引っ込めるでしょう。ホタルの尻尾は、光っていてもまったく熱くなりません。
生きている虫が、どうして熱を出さずに光を作れるのでしょうか。その秘密は、おなかの中にある特別な細胞の中に隠されています。科学者たちはこの冷たい光を生物発光と呼びます。難しい言葉ですが、つまりは生き物の光ということです。仕組みを分かりやすくするために、ケーキを焼くときの材料を思い浮かべてみてください。ホタルは尻尾の中で化学の材料を混ぜ合わせて、光を作ります。
光を作る細胞の中には、おもな材料が四つあります。一つ目はルシフェリンという物質です。二つ目はルシフェラーゼという酵素です。酵素は、生き物の中での化学反応をスピードアップさせる小さなお手伝い係です。三つ目の材料は、ミネラルの一種であるマグネシウムです。四つ目で最後の材料は、すべての生き物の細胞が活動するために使っている分子に蓄えられたエネルギーです。
ホタルが光りたいときには、気管小管と呼ばれる小さなチューブにあるバルブを開きます。このチューブが、光る器官へまっすぐ酸素を運びます。酸素が一気に流れ込んでルシフェリンとルシフェラーゼ酵素に出会うと、素早い反応が起こります。酵素が、酸素とルシフェリンを結びつける手助けをするのです。その組み合わせによって、余分なエネルギーを持った全く新しい分子が生まれます。その余分なエネルギーをなくすために、分子は光の小さな粒である光子という形にして外へ放り出します。エネルギーのすべてが熱ではなく直接光に変わるため、ホタルの尻尾は冷たいままなのです。
人間が作った電球を見ると、多くのエネルギーをムダにしていることが分かります。昔ながらの白熱電球は、エネルギーのおよそ十パーセントしか光に変えません。残りの九十パーセントは熱に変わります。だからこそ、ついている電球に触ると指をやけどしてしまうのです。ホタルはその反対のことをします。エネルギーのほぼ百パーセントを光に変えるのです。科学者たちは、熱のムダがゼロなのでこれを冷たい光と呼びます。もし人間のエンジニアがホタルと同じくらい効率のいい光を作れたら、私たちの家で使う電気はもっと少なくてすむでしょう。
十月下旬の地図データを見返すと、さまざまな種類のホタルがいろいろなやり方で光っているのが分かります。スペインやポルトガルでは、観察者たちがヨーロッパのツチボタルを記録しました。香港では誰かがPyrocoelia lunataを見つけました。アルゼンチンでは、地図の投稿者がPhotinus signaticollisを見つけています。これらの種の中には、夏の空で仲間を見つけるために明るい合図をピカピカ光らせるものもいます。一方で、オーストリアやロシア、チェコ共和国で記録されたヨーロッパツチボタルのように、空を飛んでピカピカ光ったりしないものもいます。そのかわり、羽のないメスが草むらの地面にじっと座り、飛んでくるオスの気を引くために小さな緑色の街灯のようにずっと光り続けます。
体のなかで同じ基本的な化学反応を使っているのに、種類によって光り方のコントロールのしかたは違います。飛んでいるホタルは、正確なリズムで光をつけたり消したりする必要があります。つけっぱなしにしておくと、酸素や化学物質をあっという間に使い果たしてしまうからです。光るために、ホタルは自分の呼吸するチューブをコントロールしています。光る器官へ酸素が流れるのを止めると、光は一瞬で消えます。バルブが開いて再び酸素があふれ出すと、また光がつきます。それはほんの一瞬の出来事です。
自分の部屋の電気のスイッチをどれくらい速く入れたり切ったりできるか考えてみてください。ホタルは空気の通り道をコントロールすることで、もっと速くそれをやってのけます。十月下旬にノースカロライナやニューヨークで誰かが冬のホタルを地図に記録したとき、それらの虫たちは落ち葉の下や剥がれた樹皮の裏に隠れることで涼しい気候を生き延びていました。空気が冷たくなると体の中の化学反応はゆっくりになりますが、尻尾の中にある材料はいつでも動けるように準備したままなのです。
次に地図を見て、あなたの住んでいる地域で新しい目撃情報が見つかったときは、その小さな虫の体の中で起きている化学のことを思い出してください。それは魔法でも、光る炭でもありません。暗闇を明るくするために、酸素と酵素と化学物質がタッグを組んで、熱を一切ムダにせずに働いている賢い仕組みなのです。