반딧불이 불빛을 내는 원리는?
야간에 산이나 강가에 가면 반딧불이 불빛을 내며 비행을 하고있는데요. 어떻게 반딧불이 불빛을 낼까요? 어떤 원리로 불빛을 내는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.
반딧불이의 발광원리
제1단계: 반딧불이의 짝짓기 철은 초여름의 2주간이다. 암컷들은 밤이 되면 숲과 잔디밭에 앉아, 수컷들이 날아오기를 기다린다.
제2단계: 수컷이 비행할 때 산소가 뱃속 기관을 통해 엉덩이에 들어간다(A). 외골격 표면을 통해 발광포(발광세포)로 산소가 전달되는 것이다.
제3단계: 발광포 내에서 발광소 효소가 빛을 만들어내는 발광소 분자와 합쳐진다(B). 그리고 산소 및 에너지 저장 ATP에 의해 촉매 반응이 일어난다. 그 결과물은 산소발광소이다. 원자의 에너지가 초과되어 빛으로 방출되는 화합물인 것이다. 이 빛은 반딧불이의 아랫배의 투명한 부분을 통해 밖으로 나온다.
제4단계: 수컷 반딧불이의 엉덩이는 이 과정을 5.5초 간격으로 반복한다. 암컷은 눈에 든 수컷의 엉덩이가 빛날 때마다 2초의 시간차이를 두고 발광한다. 암컷도 화학적 원리는 수컷과 똑같다. 발광신호를 통한 눈 맞춤과 윙크인 것이다.
제5단계: 수컷은 암컷의 빛을 따라 날아가 짝짓기를 한다. 며칠 후면 암컷은 땅 위에 수정란을 낳는다. 부화에는 2~4주가 걸린다. 이 모든 것이 마법 같은 발광 작용 덕택이다.
루시페린이라는 물질은 공기에 있는 산소와 만나 화학 반응(산화 반응)을 일으키며 빛이 발생하는 물질입니다.
이 물질이 반딧불이의 기관 내의 세포가 만들어내고 있습니다.
즉 반딧불이는 발광세포를 가지고 있기에 빛을 낼 수 있습니다.