“摸着自己过河”，他是中国萤火虫研究和保护第一人

夏夜逐萤的场景是不少人的童年记忆，如精灵般照亮夜空的萤火虫怎样发光，又如何控制发光，却一直是科学界的未解之谜。

3月6日，发表于《自然·通讯》的一篇论文，揭开了萤火虫发光的奥秘。论文的第一作者是华中农业大学植物科技学院教授付新华，他是国内第一个从事萤火虫研究的博士，发现并命名了雷氏萤、武汉萤、穹宇萤等多种萤火虫。

痛感萤火虫数量的锐减，付新华积极投身萤火虫保护事业，通过讲座、著书、摄影等形式，向公众传达科学赏萤、保护萤火虫栖息地的理念，并成立了萤火虫环保组织“湖北省守望萤火虫研究中心”，被誉为中国萤火虫研究和保护第一人。

成为“寻萤者”

付新华在童年时就对萤火虫充满好奇，他坦言，好奇一半来自儿童的天性，一半源自父母对萤火虫来历截然不同的说法。萤火虫是怎么来的？因有“腐草化萤”的典故，父亲随口丢下一句：“牛粪变的。”母亲却说：“萤火虫是死去人的灵魂，打着灯笼在尘世间寻觅自己的亲人，祝福亲人吉祥安康。”母亲的注解，让付新华对萤火虫又多了一丝敬畏。

太阳落山后，萤火虫在一条小溪附近发光起舞(付新华摄)

出生在青岛，长在海军大院，2000年，付新华从山东农业大学植物学专业本科毕业，考上华中农业大学昆虫学专业的研究生。一个闷热夏夜，在路边杂草丛中发现的一个光点，让他小时候对发光小精灵的好奇，一下又冒了出来。这是一只萤火虫幼虫，巨大的球形发光器和长时间闪烁的光令付新华惊异，从此他便入了萤火虫研究的“坑”。

萤火虫为什么发光？发光有什么用？一个个问题在付新华脑中萦绕。他向导师申请研究萤火虫，但当时中国相关研究一片空白，文献资料几乎为零，付新华面对的是茫然未知。周围人感到不解，不少老师和同学对他讲：“研究萤火虫没前途，申请不到科研基金……”甚至父亲也担心地问他：“你研究萤火虫到底有啥意义？”付新华不理睬，一头扎进他的兴趣中。

直面难题

奔波在湖边草地，穿梭于灌木草丛，付新华追着那些发光的虫子跑。那些被他采集到的萤火虫，被带回实验室，成了他的宝贝。

“研究萤火虫，最好把虫子先养好。”十余年的努力，付新华建立起高效的“水栖萤火虫工厂化繁育技术体系”和“萤火虫错峰繁育技术体系”。这不仅为他开展后续科研打下了基础，还顺带解决了萤火虫保护和景观复育的难题。

科研之余，付新华热衷科普，写了十多部科普书。工作获得大家认可，但付新华觉得还不够。萤火虫成虫发光器的发育机制和闪光控制机制是萤火虫研究中两个最基本的问题，也是最难的问题，他决心要摘下这两颗“皇冠上的宝石”。

夜间在野外考察的付新华

“或许从基因层面开展研究，就有希望从本质上解决科学问题。”随着生物技术的发展，2015年付新华尝试对萤火虫进行全基因组测序。2017年，深度测序并组装的萤火虫基因组出炉。不过，令付新华费解的是，通过比对研究，没有发现与萤火虫成虫发光器的发育和闪光控制直接相关的新基因。研究陷入了困局。

祸不单行，在一次野外考察中，付新华差点儿送了命。在密林中勘察萤火虫生境特点时，他脚一滑掉进一个深潭，在极度缺氧中，挣扎出水面求救，幸运被人救起。

守望萤火

转机出现在2018年。“是常见基因进化出了发光功能？从与腹部发育相关的基因入手，是否可以更快命中目标？”付新华突然冒出这样的想法。

对水栖萤火虫雷氏萤蛹的前、中、后期及成虫进行转录组测序之后，付新华锁定了Homeobox转录因子。这是一类发育调控基因，掌管动物形体的发育，包含近百个基因。随后，他带领团队对这类基因逐一开展干扰实验。实验发现，其中有两个关键的转录因子“AlAbd-B”和“AlUnc-4”通过互作启动并调控荧光素酶，也就是发光蛋白的表达。让其中任何一个转录因子“沉默”，都会导致萤火虫不发光甚至“黑化”。

同时，付新华还弄清了这两个转录因子的工作机制。从细胞层面上看，萤火虫发光靠的是“荧光素酶”在“过氧化物酶体”这个细胞器中发挥作用。而荧光素酶往往在细胞质中大量表达，要让荧光素酶进入过氧化物酶体，则离不开过氧化物酶体的跨膜转运蛋白。“这两个转录因子还调控了过氧化物酶体的跨膜转运蛋白，从而将细胞质中的荧光素酶运进过氧化物酶体中。”付新华介绍。

萤火虫组成的“银河”在草地上方流动(付新华摄)

做基础研究是坐“冷板凳”，从事萤火虫研究24年，付新华相当于造了一条“板凳”，又把它焐热。萤火虫常被看作没有价值的科研，但付新华不这么认为：“其实萤火虫研究大有可为，国外已有科学家根据萤火虫发光器的特点进行仿生学研究，来进一步提高LED的发光能效。也有将萤火虫应用到医学、矿业、航海等领域，并延伸到太空探索、癌症治疗等尖端方向。”

即使真的一无所获，付新华也不会失去不断追寻的动力。当年，深感无助时，他曾给世界萤火虫研究权威、日本学者大场信义写信，谈到自己的迷茫。没想到这位老者竟然亲自来中国，找到付新华并告诉他，没有一个从事基础研究的科学家确信他们的研究是有价值的。很多科学家付出一生毫无收获，但人类的一切文明和成就都来自勇敢探索未知世界的人。“萤火虫的奥秘，我觉得一辈子也探索不完。下一步，我要去摘下第二颗‘宝石’——揭示萤火虫闪光控制的机制。”未来做什么，付新华有自己的节奏。