Vào ngày hai mươi lăm tháng Mười, có ai đó đã mở bản đồ cộng đồng của chúng ta và ghim một con Đom đóm mùa đông ở Maugerville, Canada. Vào cái ngày se lạnh ấy, một người quan sát khác lại ghi lại hình ảnh Sâu phát sáng châu Âu ở Áo, còn một người nữa thì bắt gặp loài Diaphanes citrinus ở Hồng Kông. Khắp nơi trên thế giới, mọi người đang tìm thấy những loài côn trùng này phát sáng trong đêm. Khi bạn nhìn vào cái đuôi đom đóm đang sáng, bạn rất dễ nghĩ đến một chiếc bóng đèn nhỏ. Nhưng nếu bạn chạm vào một chiếc bóng đèn bình thường đã bật sáng trong vài phút, bạn sẽ rụt tay lại thật nhanh. Nó rất nóng. Còn đuôi đom đóm thì hoàn toàn mát lạnh trong lúc phát sáng.
Làm sao một chú bọ sống có thể tạo ra ánh sáng mà không hề có chút nhiệt nào? Bí mật nằm ở bên trong cơ thể chúng, được cất giấu trong những tế bào đặc biệt ở phần bụng. Các nhà khoa học gọi thứ ánh sáng lạnh này là hiện tượng phát quang sinh học. Đó là một từ dài, nhưng nó chỉ có nghĩa là ánh sáng sự sống. Để hiểu cách nó hoạt động, hãy nghĩ về việc bạn trộn các nguyên liệu để nướng bánh. Đom đóm trộn các thành phần hóa học bên trong cái đuôi để tạo ra một tia chớp sáng.
Bên trong những tế bào tạo ra ánh sáng đó, có bốn thành phần chính. Đầu tiên là một chất hóa học gọi là luciferin. Thứ hai là một loại enzyme gọi là luciferase. Enzyme là những phân tử trợ giúp nhỏ xíu giúp đẩy nhanh các phản ứng hóa học bên trong cơ thể sống. Thành phần thứ ba là magiê, một loại khoáng chất. Thành phần thứ tư và cuối cùng là năng lượng được lưu trữ trong một phân tử mà mọi tế bào sống đều dùng để làm việc.
Khi đom đóm muốn phát sáng, nó mở một chiếc van trong một ống nhỏ gọi là ống khí quản. Chiếc ống này dẫn oxy đi thẳng vào cơ quan phát sáng. Ngay khoảnh khắc oxy ùa vào và gặp luciferin cùng enzyme luciferase, một phản ứng nhanh diễn ra. Enzyme luciferase giúp oxy kết hợp với luciferin. Sự kết hợp đó tạo ra một phân tử hoàn toàn mới có chứa năng lượng dư thừa. Để loại bỏ năng lượng dư thừa đó, phân tử này giải phóng nó dưới dạng một hạt ánh sáng nhỏ gọi là photon. Vì toàn bộ năng lượng biến đổi trực tiếp thành ánh sáng thay vì nhiệt, nên đuôi đom đóm vẫn giữ nguyên độ mát.
Nếu bạn nhìn vào một chiếc bóng đèn do con người làm ra, bạn sẽ thấy nó lãng phí rất nhiều năng lượng. Một bóng đèn sợi đốt kiểu cũ chuyển hóa khoảng mười phần trăm năng lượng thành ánh sáng. Chín mươi phần trăm còn lại biến thành nhiệt. Đó là lý do những chiếc bóng đèn cũ làm bạn bỏng ngón tay nếu chạm vào lúc chúng đang bật. Đom đóm làm điều ngược lại hoàn toàn. Nó chuyển gần như một trăm phần trăm năng lượng thành ánh sáng. Các nhà khoa học gọi đây là ánh sáng lạnh vì không có chút nhiệt nào bị lãng phí. Nếu các kỹ sư loài người có thể chế tạo một chiếc đèn hiệu quả như đom đóm, các ngôi nhà của chúng ta sẽ dùng ít điện hơn rất nhiều.
Khi nhìn lại dữ liệu bản đồ từ cuối tháng Mười, chúng ta thấy những loài đom đóm khác nhau làm điều này theo những cách khác nhau. Ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha, những người quan sát đã ghi lại loài Sâu phát sáng nhợt nhạt Địa Trung Hải. Ở Hồng Kông, có người tìm thấy loài Pyrocoelia lunata. Ở Argentina, một người đóng góp cho bản đồ đã phát hiện ra loài Photinus signaticollis. Một số loài trong số này phát ra tín hiệu rực rỡ trong bầu không khí mùa hè để tìm thấy nhau. Những loài khác, chẳng hạn như Sâu phát sáng châu Âu được ghi nhận ở Áo, Nga và Cộng hòa Séc, lại không bay lượn phát sáng trên bầu trời. Thay vào đó, những con cái không có cánh nằm trên mặt đất trong thảm cỏ và phát sáng đều đặn giống như những chiếc đèn đường màu xanh nhỏ xíu để thu hút sự chú ý của con đực đang bay.
Mặc dù cơ thể chúng sử dụng cùng một phản ứng hóa học cơ bản, các loài khác nhau lại kiểm soát ánh sáng của mình theo những cách khác nhau. Một con đom đóm đang bay cần phải nhấp nháy bật tắt theo một nhịp điệu chính xác. Nó không thể cứ để công tắc đèn bật suốt được, nếu không nó sẽ cạn kiệt oxy và các chất hóa học quá nhanh. Để phát sáng, đom đóm điều khiển các ống thở của mình. Khi oxy ngừng chảy vào cơ quan phát sáng, ánh sáng sẽ tắt ngay lập tức. Khi van mở ra và oxy tràn vào lại, đèn sẽ sáng lên. Quá trình đó diễn ra chỉ trong một tích tắc.
Hãy nghĩ xem bạn có thể bật tắt công tắc đèn trong phòng nhanh đến mức nào. Đom đóm còn làm được điều đó nhanh hơn nữa nhờ kiểm soát nguồn cung cấp không khí của mình. Khi mọi người ghi nhận một con Đom đóm mùa đông ở Bắc Carolina hoặc New York vào cuối tháng Mười, những chú bọ đó đang sinh tồn trong thời tiết se lạnh bằng cách ẩn nấp trong lớp lá mục hoặc dưới lớp vỏ cây bong tróc. Quá trình hóa học trong cơ thể chúng chậm lại khi không khí trở lạnh, nhưng các thành phần bên trong đuôi của chúng vẫn sẵn sàng hoạt động.
Lần tới khi bạn lướt xem bản đồ và thấy một lần nhìn thấy mới xuất hiện ở nơi bạn sống, hãy nhớ đến phản ứng hóa học đang diễn ra bên trong con côn trùng nhỏ bé đó. Đó không phải phép thuật, và cũng không phải một hòn than hồng. Đó là sự kết hợp thông minh giữa oxy, enzyme và các chất hóa học cùng hoạt động để thắp sáng bóng tối mà không làm lãng phí dù chỉ một giọt nhiệt.