人们常说的萤火虫在狭义上特指鞘翅目萤科Lampyridae的一类发光甲虫，目前主要有8个亚科，大多种的成虫腹部具有明显的发光器官，能发出黄绿色生物荧光（图1）。尽管生物荧光在生命之树已经演化近100多次，但人们对萤火虫情有独钟，不仅因为他们是陆地上少有的几种会发光的动物，更是因为他们翩翩飞舞在记忆中的童年夏夜。

知其来处，方知去处。萤火虫最初演化出独特的生物荧光的原因是什么呢？人们可能首先想到求偶行为，为爱发光，黑夜中更好寻找到另一半。经典的场景想必是北美东部萤火虫Photinus pyralis独特的爱的华尔兹，在求偶时节，雄虫会在空中跳起字母“J”型的舞蹈，伴随着绿色的萤光，向雌虫展示自己的魅力；另外萤光还有吸引猎物的作用，正如大海深处的鮟鱇鱼用“灯笼”诱捕好奇的小鱼，而黑夜中的女巫萤Photuris显得更为高明，它们会惟妙惟肖模仿Photinus属萤火虫雌虫的萤光，布置好陷阱吸引头脑发热前来的雄虫并残忍捕食。

然而，以上所说却是萤光在现今萤火虫中的功能，甄莹团队探讨的是萤火虫祖先“最初”演化萤光的原因。目前主流的假说认为萤科的祖先最初演化生物萤光是作为体内毒素的警戒信号，随后在漫长的演化中，萤火虫才将其发扬光大，赋予了更多现今的功能。相比于人们熟知的成虫闪光，萤火虫的卵、幼虫和蛹这些未成熟的时期都可以发光。此外，研究表明许多种萤火虫体内都有让捕食者忌惮的毒素lucibufagins（LBGs）。

历史正如假说所言吗？如果假说成立，那预期可以看到萤火虫毒素的最初演化时间应不晚于萤光出现的时间。带着这个疑问甄莹团队开始了萤火虫毒素的演化研究。

中国有丰富的萤火虫资源，甄莹团队对国内萤科物种进行系统性毒素检测，通过野外采集获得代表性萤火虫样本及外类群物种，同时利用标本馆或昆虫爱好者借阅或捐赠的萤火虫标本，使用LC-MS/MS对收集的萤火虫和外类群物种进行LBGs毒素检测，并整合文献已报道的信息，发现萤科内仅有一支萤亚科的物种可以自身合成LBGs毒素，进一步重建萤科毒素的演化历史，发现毒素最早可以追溯到萤亚科的共同祖先中，远远晚于整个萤科祖先中就出现的萤光（图2），所以该主流的萤光警戒起源假说不成立。

既然萤火虫祖先最初演化萤光不是作为警戒信号，那是因为什么呢？甄莹团队重建了基于基因组水平的包含41个萤科物种及其外类群的萤科系统发生，结合化石证据，估算毒素和萤光起源的时间。

经推算，萤光最初出现的时间恰逢在大洋缺氧事件（Toarcian Oceanic Anoxic Event）后，此时陆地的气候极端，大气中的氧气含量从190百万年前的历史最低水平持续上升。萤火虫的萤光反应的底物萤光素已被证实具有抗氧化性，团队研究人员推测早期的萤光反应可能是消除过量的活性氧对于萤火虫的毒害作用。

萤火虫使用LBGs毒素作为自身防御物质，又怎样保护自身减少毒素影响的呢？萤火虫毒素LBGs属于强心类固醇毒素，可特异性的作用细胞膜的钠钾泵蛋白α亚基（ATPα），进而破坏细胞膜两侧离子平衡。分子动力学模拟和钠钾泵酶活实验证明产生LBGs毒素的萤火虫，其自身的ATPα蛋白累积了突变，使其对于强心类固醇毒素有一定的耐受性（图3）。

通过比对产生LBGs毒素的萤火虫和不产生毒素的萤火虫ATPα氨基酸序列，团队研究人员找到疑似的氨基酸耐受突变，它们会不同程度影响毒素和蛋白的结合，从分子耐受性角度解释了萤亚科萤火虫善假于毒的能力。

甄莹团队的萤火虫采集工作得到了国内多个自然保护区（浙江天目山自然保护区、丽水九龙国家湿地公园、深圳梧桐山生态保护区等）、萤火虫研究保育工作者和昆虫爱好者的支持，另外浙江农林大学、华南农业大学和中山大学的昆虫馆为本研究提供了珍贵的萤火虫标本。

在样本的采集中，团队研究人员新鉴定了分别来自广西和浙江的三种萤火虫新种，分别命名为岑王老山窗萤、赤胸窗萤及丽水峨眉萤，发表于国际动物分类学权威期刊Zootaxa和ZooKeys。了解暗夜精灵才能更好的保护他们，甄莹团队诚挚邀请大家共同守护这些小精灵，有发现萤火虫的踪迹或者有关萤火虫的疑问欢迎联系团队人员。

联系方式：zhenying@westlake.edu.cn

西湖大学生命科学学院特聘研究员甄莹为本文通讯作者，西湖大学博士毕业生朱诚棋为本文第一作者，该研究由西湖大学生命科学学院甄莹团队和黄晶团队合作完成。课题受到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省“尖兵领雁+X”研发攻关计划、西湖实验室（生命科学和生物医学浙江省实验室）、西湖大学未来产业研究中心的资助和支持，项目得到了西湖大学分子科学公共实验平台、生医平台和高性能计算中心的支持和帮助。