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如果你用网在海洋深处拖网，你打捞到水面的几乎所有生物都能够发光。海洋生物学家估计，深海生物中约有 80% 到 90% 是生物发光的——它们通过化学过程产生光。
就像深海本身一样，许多生物闪烁、发光和闪耀的原因对科学来说仍然是个谜。但在过去的十年里，海洋生物学家伊迪丝·“伊迪”·威德尔比任何其他研究人员都解决了更多关于海底生物发光的难题。威德尔率先开发了专门用于研究生物发光的新技术，并在这一过程中发现了新物种，并记录了前所未有的动物行为的影像资料。现在，作为海洋研究与保护协会（ORCA）的主席和高级科学家，威德尔目前正准备推出一种新型、更廉价、更便携的独特深海相机，她用它来观察极少被瞥见的、完全不受干扰的海洋生物。她还计划制造一台高分辨率彩色相机。
看见光明
在 20 世纪 80 年代，威德尔在加州大学圣巴巴拉分校完成神经生物学博士学位期间，花费大量时间研究生物发光鞭毛藻（一种海洋浮游生物）的细胞活动。在生物发光生物的某些细胞内，一种名为荧光素酶的酶催化发光反应，反应物是荧光素和氧气。不同物种拥有不同变体的酶和色素，但氧气是将它们联系在一起的关键成分。一旦威德尔成为生物发光生物学和用于测量生物发光的精密设备方面的专家，她就开始加入拖网探险队，拖网探险队拖网收集发光的海洋生物，并分析它们发出的光。在一次研究探险中，威德尔有机会测试一种名为 WASP 的大气深海潜水服，它类似于潜水装甲服。那是她的第一次潜水，但绝不是最后一次。
WASP 让威德尔沉浸在海洋的生物发光中——真正亲眼目睹海底照明的普遍性。一次潜水尤其令人难忘。“我当时正试图用仪表进行一些读数，”威德尔说，“突然，潜水服的整个内部都亮起了蓝色。” 威德尔碰到了管水母链——一种水母亲戚的群体——引发了它们的光芒表演。“那景象令人叹为观止，绝对令人叹为观止，”威德尔说。“特别是如果你知道产生那种光子需要多少能量——对于管水母来说，能量消耗是如此巨大。”
那次经历帮助威德尔决定了她博士学位的用途：将海洋生物发光作为她毕生工作的中心，无论付出什么代价。她无法理解为什么没有更多科学家在研究海洋生物如何以及为何发光。她想回答她自己所有的问题。但首先，她需要设计能够研究生物发光的仪器——当时尚不存在的仪器。
闪烁的小工具
虽然像 WASP 这样的潜艇和潜水器教会了威德尔很多关于生物发光和海洋生物的知识，但她希望观察而不打扰：没有笨重的交通工具，没有灯光，没有穿着防水装甲服的人——只有鱼和隐形的观察者。因此，她设计了一款名为“海中之眼”的相机。威德尔最早在 1994 年尝试为该项目争取资金，但未能说服任何一家机构该项目的潜力。相反，她与一系列合作者多年来一点一点地拼凑起了这台相机。该仪器最初是 2000 年秋季哈维穆德学院工程诊所的学生项目。后来，来自国家海洋和大气管理局（NOAA）和蒙特雷湾水族馆研究所（MBARI）的资助使威德尔能够建造相机的框架并购买水下电池。2002 年，威德尔在加利福尼亚海岸附近的蒙特雷海底峡谷进行了初步测试。
“海中之眼”完全依靠远红外光源来照亮周围环境。大多数深海生物看不到红光，因为它们的眼睛进化成专注于在水中传播最远的较短的蓝色和绿色波长。由于这个事实，红光使相机能够在不打扰深海生物的情况下观察它们。由于红光很容易被海水吸收，“海中之眼”使用超灵敏的黑白相机，该相机可以放大微弱的远红外光照明，并且也足够灵敏，可以记录在范围内游动的任何生物发光生物。
但威德尔并没有将相机单独留下，并希望发光的生物会游过来。相反，她利用自己关于生物发光的知识设计了一种独特的诱饵。威德尔创造了一种电子水母，它使用 16 个蓝色 LED 圆圈以图案闪烁，模仿活体生物发光水母的光芒表演。具体来说，机器人水母模仿了阿托拉水母（Atolla wyvillei），当受到捕食者攻击时，阿托拉水母会发出光芒显示作为求救信号，向更大的捕食者发出信号以进行干预并可能营救它们。她的想法是，机器人水母会吸引这些相同的大型海洋捕食者来到相机前。
鱼类影像资料
2004 年，威德尔在墨西哥湾部署了相机。她在那里发现的情况无可置疑地证明了“海中之眼”在与电子水母伙伴配对时是多么有效。
鱼类完全不受干扰地游到水下相机附近和周围。在收集了四个小时的影像资料后，威德尔打开了电子水母，它开始进行风车般的光芒表演。在它开始发光仅仅 86 秒后，机器人就吸引了一条大约两米长的鱿鱼——一种科学家以前从未记录过的物种。威德尔认为，这正是活体生物发光水母在受到较小捕食者攻击时可能吸引的大型海洋捕食者，目的是自救。
2007 年，威德尔——2006 年麦克阿瑟奖学金计划“天才”奖获得者——在巴哈马群岛为期九天的航行中，在三个不同的场合部署了“海中之眼”。相机记录了几种不同的深海鲨鱼，包括在海底翻寻食物的巨型六鳃鲨——这是一种前所未有的观察到的行为。威德尔认为这些鱼正在寻找巨型等足类动物——看起来有点像巨大的陆生鼠妇（更俗称鼠妇或潮虫）的海洋甲壳类动物。
去年，威德尔将“海中之眼”安装在加利福尼亚州蒙特雷湾海底近 1000 米深处，在那里它连接到蒙特雷加速研究系统（MARS）——一个高科技网络水下观测站。一根电缆将相机连接到陆地上的指挥中心，进行持续的电力和视频影像资料交换。它不仅仅是海底的一台相机；它是有史以来第一台深海网络摄像头。“它基本上是海底约 990 米深处的一个插头，就像一个有六个插座的电源板，”威德尔说。“这是尝试为海洋接线的第一阶段。”
目前，威德尔在 MBARI 的博士后研究员埃丽卡·雷蒙德正在审查“海中之眼”在蒙特雷湾拍摄的图像以及许多较早的影像资料，寻找任何新物种或有趣的现象——例如洪堡鱿鱼袭击威德尔投放在网络摄像头附近以吸引海洋捕食者的猪和海豹尸体。例如，来自巴哈马群岛的影像资料揭示了一种生物发光通讯，其中某种生物有节奏地响应电子水母。“我们在巴哈马群岛得到了某种生物的回应，”威德尔说。“它非常一致——我认为那是一只虾。”
光芒对话
事实上，通讯是水下生物发光的主要功能之一，威德尔解释说，它使海洋生物能够定位猎物、吸引配偶和躲避捕食者。“你[必须]意识到的是，开阔的海洋环境是地球上最大的栖息地，那里的动物必须玩与陆地动物相同的所有游戏，”威德尔说。“它们也需要躲藏的地方，以及相互交流和看见彼此的方式——无论它们是在寻找食物还是性。但它们一生中的大部分时间都生活在这个暮光领域。所以它们进化出了光芒。”
多年来，威德尔的好奇心帮助科学界更好地了解了许多最奇异的生物发光海洋生物是如何相互交流和互动的。以饼干切割机鲨为例：当然，它听起来很可爱，但这种鲨鱼是一种狡猾的猎人——威德尔怀疑生物发光是其武器库的关键组成部分。鲨鱼的生物发光胃充当隐形斗篷，通过匹配上方照射下来的光强度来掩盖自身的阴影——一种称为逆光伪装的技巧。但其喉咙上的黑色项圈模仿了鱼的轮廓，引诱更大的鱼。当其中一个饥饿的捕食者足够靠近它认为是下一餐的食物时，它最终会成为食物本身：鲨鱼会从其受骗的猎物身上猛咬一口，留下一个饼干切割机形状的伤口。
如果这还不够奇怪，还有鳞皮龙鱼（Pachystomias microdon），它可以发射和感知红光。由于大多数深海生物看不到这种颜色，龙鱼使用其生物发光器官，就像红外狙击镜一样进行捕猎，在不让猎物注意到任何异常的情况下照亮周围环境。
威德尔最近发现，她称之为红色气球章鱼（Stauroteuthis syrtensis）的章鱼的生物发光吸盘正在演变成真正的发光器官。“它证实了关于生物发光如何进化的观点，”威德尔说。“它是一种开放海洋章鱼，所以它不再真正需要吸盘来抓住海底的东西。但在黑暗的海洋深处，它需要光。” 威德尔认为，章鱼利用其闪烁的吸盘来吸引猎物，例如被称为桡足类的小型甲壳类动物。
一种微小的生物仍然让威德尔感到困惑：闪光管肩鱼（Sagamichthys abei)，当受到刺激时，它不仅从肩膀喷射化学光，还喷射整个细胞。“为什么那条鱼会喷射整个细胞，这似乎非常昂贵和奇怪，”威德尔说。“它可能从我们一无所知的其他机制进化而来。我仍然对此感到困惑。”
始终闪耀
很快，威德尔计划推出深海网络摄像头的更新版本，该版本更便宜、更轻便、更便携。“我们即将完成新版本的‘海中之眼’相机系统，这是我和贾斯汀·马歇尔[澳大利亚昆士兰大学]之间合作的成果，”威德尔说。“我们集思广益，讨论如何制造尽可能低成本的相机版本，以便我们可以拥有很多台。我的版本即将在这几周内出厂。原始版本有点笨重，而新版本是我们所谓的着陆器系统：你把它从船尾扔下去，它漂到海底，落在海底，并持续运行。这个新版本将在许多不同的场景中使用，例如观察巨型石斑鱼的产卵行为。”
威德尔还计划制造高分辨率版本的网络摄像头，它可以彩色记录，这将更好地帮助她区分不同类型的生物发光。虽然大多数深海生物发出蓝色或绿色波长的光，但水下生物发光有更多颜色。“蓝色是在海水中传播最远的颜色，但我对许多不同的颜色感到好奇：红色、橙色、黄色、紫色，甚至延伸到紫外线，”威德尔说。
生物发光研究的应用也激发了威德尔的好奇心。“我们正在以多种不同的方式利用生物发光来保护海洋，”她说。“我们正在使用生物发光细菌来检测海洋沉积物中的毒素，制定污染梯度图并进行水质监测。由于细菌中的生物发光与呼吸链直接相关，任何抑制呼吸的东西——如毒素——都会抑制发光。这样，我们就可以准确地告诉你沉积物有多不健康。”