如前所述，萤火虫发出的光来自体内荧光素酶与荧光素参与的化学反应：
荧光素酶是生物体内催化荧光素等物质氧化发光的一类酶的总称。自然界中，不同的发光生物拥有不同的荧光素酶，除了萤火虫荧光素酶（Firefly Luciferase）之外，还有发光细菌体内的细菌荧光素酶、发光海星的海星荧光素酶等。目前，人们对萤火虫荧光素酶的研究最多、应用广泛。
一则关于手机上的细菌的新闻里，专家在用ATP荧光检测仪检测手机表面的细菌。ATP是一种在动物、植物和细菌等活细胞中都存在的能量物质，由前述的反应式可知，ATP与荧光素、荧光素酶反应发出荧光。检测样品中的微生物越多，ATP就越多，荧光反应的光亮就越大。故根据荧光反应的情况可以检测样品中的微生物含量。APT荧光检测仪广泛用于食品、饮用水、餐饮器具等的微生物快速检测。
1970年，科学家第一次测定了萤火虫荧光素酶的结构；1985年，科学家首次克隆了一种萤火虫荧光素酶基因，并在大肠杆菌中表达，从而得到了具有活性的荧光素酶；1986年，科学家们测定了该种萤火虫荧光素酶的基因序列。随后，各种萤火虫荧光素酶基因相继克隆成功，荧光素酶的研究和应用不断发展。目前，荧光素酶发光系统的分析技术已经广泛应用到医学、生命科学、环境科学、微生物学等许多领域。
以医学领域为例，专家们将荧光素酶基因嵌入到癌细胞中，再注入荧光素，使癌细胞发光，通过探测荧光，就能监测癌细胞的扩散和转移。同理，用这种方法能对致病基因、活体免疫机制等进行研究，对某些疾病进行诊断，监测疫苗、药物和治疗方法的效力。
裸鼠接种萤火虫荧光素酶标记的人肺癌细胞后的动态活体影像
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