ホタルの黄緑色の光の謎を解明！−効率的なエネルギー伝達につながるか

Asahi.comより「ホタルの光、なぜ黄緑色？　京大助教授らが解明」

「ホタルの光」が黄緑色に光る秘密は、発光に関係する酵素ルシフェラーゼの立体構造にあることが、わかった。理化学研究所播磨研究所の加藤博章チームリーダーや京都大の中津亨・助教授らの研究チームが解明し、１６日付の英科学誌ネイチャーに発表する。

エネルギーを光に変換する場合、熱としてロスが生じやすく、白熱電球は1割、蛍光灯では2割、発光ダイオードで3割の発光効率しかありません。しかし、ホタルの発光効率は9割と極めて高く、「この世に存在する、もっとも効率の高いエネルギー変換装置」ともいわれています。

ゲンジボタルでは、発光基質と呼ばれるタンパク質「ルシフェリン」とATPに、発光酵素の「ルシフェラーゼ」が作用して光ることは分かっていましたが、詳しい仕組みは未解明でした。ルシフェラーゼの種類により発光色が黄緑から赤に変わる現象があることも知られています。

研究チームは「ルシフェラーゼ」の立体構造を大型放射光装置「スプリング8」で解析。

その結果、ルシフェラーゼのアミノ酸のうち、288番目のイソロイシンが発光物質側の活性部位を挟み込み、発熱ロスの原因となる分子振動を抑え、黄緑に光らせることが判明しました。また、赤色に発光するように変異した酵素では、黄緑色に発光するホタル本来の酵素に比べ、挟み込みがゆるいことも確認されました。これは、発光前に振動によってエネルギーが失われてしまうためと考えられます。

中津助教授は「ホタルの光は精巧な分子装置で制御されていた。新しい発光システムの開発などにつながる可能性がある」と話している。

効率的なエネルギー利用システム開発につながるかもしれません。でも、昔みたいにホタルの飛び交う川が家の近所で見られるようになるともっと嬉しいのですが。