Đom đóm hay bọ phát sáng là những loài côn trùng cánh cứng nhỏ được gọi chung là họ Đom đóm (Lampyridae) có khả năng phát quang. Đom đóm là động vật tiêu biểu cho vùng ôn đới mặc dù phần lớn các loài sống ở vùng nhiệt và cận nhiệt đới (khoảng 2000 loài). Chúng là loài động vật ăn thịt nên ăn sâu bọ hoặc các loại ốc. Chúng là những sinh vật có tập tính hoạt động về ban đêm, con đực thường có cánh và bay vào những đêm đầu mùa hạ. Nhiều loài, con cái không có cánh.

Con đực, con cái và ấu trùng phát ra ánh sáng lạnh và thường có màu đỏ cam hay vàng xanh (bước sóng 510 - 670 nm); một số loài thậm chí trứng cũng phát quang. Người ta cho rằng, ánh sáng giữ vai trò quan trọng trong tập tính sinh sản của chúng với mục đích hấp dẫn con khác giới. Tuy nhiên, ở ấu trùng thì sự phát sáng nhằm mục đích cảnh báo các động vật ăn thịt là chủ yếu, do ấu trùng đom đóm chứa các hóa chất có mùi vị khó chịu và có thể là độc hại đối với các động vật ăn thịt khác.

Đom đóm có màu nâu và thân mềm, thường có cánh cứng dai hơn các loài bọ cánh cứng khác. Dù những con cái ở một số cá thể trông tương tự các con đực, những con cái giống ấu trùng đã được tìm thấy trong nhiều loại đom đóm khác. Những con cái này có thể được phân biệt với ấu trùng vì chúng có các mắt kép. Các loại đom đóm phổ biến nhất sống về đêm, mặc dù có những loại sống vào ban ngày.

Hầu hết những loại sống vào ban ngày đều ở trong vùng tối để có thể phát sáng.

Đom đóm là loài côn trùng ăn thịt nên thức ăn của chúng phần là các loại ấu trùng nhỏ hơn như: ấu trùng ốc, thậm chí cả ốc sên. Một số ăn thịt, trong khi những loại đom đóm khác ăn phấn, mật hoa thực vật. Những loài đom đóm sống trong môi trường ẩm ướt có thể ăn được cả giun đất.

Hiện nay có khoảng 2000 loài đom đóm đã được phát hiện, sinh sống chủ yếu tại vùng ôn đới, vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Bạn sẽ thường bắt gặp chúng ở trên các cánh đồng, rừng, đầm lầy. Môi trường sống ưa thích của đom đóm là nhưng khu vực nước ấm, ẩm ướt và gần nước chẳng hạn như: ao, suối, sông, thậm chí là vùng đầm lầy.

Ít ngày sau giao phối, con cái đẻ trứng lên trên hoặc ngay dưới bề mặt mặt đất. Trứng nở sau 3 - 4 tuần và ấu trùng kiếm ăn đến hết mùa hè. Ấu trùng thường được gọi là sâu sáng (glowworm), không nên nhầm lẫn với gia đình bọ cánh cứng Phengodidae hoặc loài ruồi Arachnocampa. Ấu trùng đom đóm có đôi mắt đơn giản. Cụm từ sâu sáng cũng được dùng cho cả những con trưởng thành và ấu trùng của các loài như Lampyris noctiluca, sâu sáng phổ biến ở châu Âu, chỉ những con cái trưởng thành không bay được phát sáng và những con đực bay được phát sáng chỉ khoảng 1 tuần và ngắt quãng.

Đom đóm ngủ đông qua mùa đông trong suốt giai đoạn ấu trùng, một số loài kéo dài mấy năm liền. Một số thực hiện việc này bằng cách đào hang xuống dưới đất, trong khi nhóm khác tìm những nơi cao ráo hay trốn dưới vỏ cây. Chúng phá kén vào mùa xuân. Sau vài tuần kiếm ăn, chúng hóa nhộng trong khoảng từ 1 đến 2 tuần rưỡi và trưởng thành. Ấu trùng của hầu hết các loài bị các loài ăn thịt ăn hoặc ăn ấu trùng khác, sên đất, hay sên trần. Một số chuyên biệt hóa, có khe rãnh hàm trên (ngàm) bắn dịch tiêu hóa vào con mồi của chúng. Con trưởng thành thay đổi loại thức ăn. Một số ăn thịt, trong khi những loại khác ăn phấn hay mật hoa thực vật.

Hầu hết đom đóm là khá khó chịu và có khi là độc hại với những loài ăn thịt có xương sống. Điều này ít nhất một phần là do nhóm các pyron steroit được biết đến như lucibufagin (LBG), tương tự như các bufadienolit kích thích tim mạch được tìm thấy ở một số loài cóc độc.

Giống như tất cả loài bọ cánh cứng, đom đóm trải qua quá trình biến đổi hoàn toàn với bốn giai đoạn: trứng, ấu trùng, nhộng và trưởng thành.

Vòng đời của đom đóm bắt đầu vào giữa mùa hè, con cái giao phối và đẻ khoảng 100 trứng vào trong đất hoặc gần bề mặt đất. Trứng được đặt theo từng cụm hoặc đặt riêng lẻ. Chúng thường chọn đặt trứng ở dưới mùn, nơi lá rụng và những nơi đất ít bị khô. Một số con đom đóm sẽ gửi trứng vào thực vật thay vì trong đất. Trứng đom đóm sẽ nở sau khoảng từ 3 – 4 tuần.

Trứng của một số loài đom đóm thậm chí có khả năng phát quang sinh học và bạn có thể thấy chúng phát sáng mờ nhạt trong đất. Ấu trùng đom đóm sau khi nở sẽ tiến hành ngủ đông qua mùa đông, có thể kéo dài mấy năm liền. Một số ấu trùng đóm đóm sẽ đào hang xuống dưới đất, trong khi một số khác tìm những nơi cao ráo, trốn dưới vỏ cây.

Chúng sẽ phá kén vào mùa xuân. Sau khoảng vài tuần kiếm ăn, chúng sẽ hóa nhộng trong khoảng từ 1 – 2 tuần rưỡi và trưởng thành. Tuổi thọ của đom đóm trưởng thành chỉ dài khoảng 1 – 3 tuần. Khi đom đóm trưởng thành xuất hiện, chúng chỉ có một mục tiêu sống duy nhất chính là giao phối.

Đom đóm phát ra ánh sáng tương tự như cách que phát sáng hoạt động. Đó là kết quả của quá trình phản ứng sinh hóa.

Khi phản ứng hóa học tạo ra ánh sáng xảy ra ở bên trong cơ thể sống, nó được gọi là đặc tính phát quang sinh học. Hầu hết các loài phát quang thường sống ở môi trường biển nhưng đom đóm lại nằm trong số những sinh vật phát quang sống trên cạn.

Nếu nhìn kĩ con đom đóm trưởng thành, có thể thấy rằng 2 hoặc 3 đốt bụng cuối của chúng nhìn khác với đốt của các loài khác. Những đốt đó bao gồm cơ quan sản sinh ánh sáng – một cơ quan thực sự hiệu quả trong việc tạo ra ánh sáng mà không tỏa ra nhiệt lượng. Bạn đã bao giờ chạm vào bóng đèn được bật vài phút chưa? Nó thật sự rất nóng. Nếu cơ quan tạo ra ánh sáng của đom đóm phát ra sức nóng tương đương thì chúng có thể bị cháy rụi.

Ở loài đom đóm, phản ứng hóa học khiến chúng phát sáng phụ thuộc vào một chất enzym có tên là Luciferase. “Lucifer” xuất phát từ tiếng Latin “lucis”, nghĩa là ánh sáng, và “ferre” nghĩa là mang theo. Luciferase được hiểu theo nghĩa đen là enzym mang ánh sáng.

Sự phát quang sinh học của đom đóm được hình thành bởi sự hội tụ của cách yếu tố: canxi, adenosine triphosphate (ATP), luciferan hóa học và enzym luciferase trong cơ quan ánh sáng. Khi các thành phần hóa học này kết hợp cùng với oxy, ánh sáng sẽ được tạo ra.

Các nhà khoa học gần đây đã khám phá được rằng oxit nitric có một vị trí quan trọng trong việc đưa oxy vào trong cơ quan tạo ánh sáng và bắt đầu sự phản ứng. Nếu không có oxit nitric, các phân tử oxy sẽ liên kết với mitochondria (DNA ty thể) trên bề mặt của các tế bào cơ quan ánh sáng, và không thể đi vào bên trong để kích hoạt phản ứng, vì vậy, ánh sáng không được tạo ra. Khi có mặt oxy nitric, nó sẽ đưa oxy vào trong cơ quan, phối hợp với các chất hóa học khác để phát ra ánh sáng.

Việc phát ra ánh sáng nhấp nháy cùng với màu sắc là nét duy nhất của loài này và nhìn vào kiểu nhấp nháy này, chúng ta sẽ có thể phân biệt được chúng. Học cách nhận biết loài đom đóm ở một khu vực đòi hỏi kiến thức về độ dài, số lần và nhịp điệu của những cú nhấp nháy đó. Nó bao gồm: khoảng thời gian nghỉ giữa các đợt, màu sắc chúng phát ra, các kiểu bay ưa thích và thời gian chúng nhấp nháy vào đêm.

Tốc độ nháy sáng của đom đóm được kiểm soát bởi việc giải phóng ATP trong quá trình diễn ra phản ứng hóa học. Màu sắc (hoặc tần số) của ánh sáng được tạo ra có thể bị ảnh hưởng bởi độ pH.

Tốc độ đó cũng thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ thấp sẽ làm giảm đi tốc độ nháy của chúng.

Cho dù bạn có thành thạo về cách nhấp nháy của đom đóm trong một khu vực thì cũng cần chú ý đến các con bắt chước đang cố gắng để trêu đùa những con đom đóm khác trong bầy. Đom đóm cái được biết đến với khả năng bắt chước kiểu nhấp nháy của các loài khác, một thủ thuật chúng sử dụng để nhử những con đực lại gần hơn để có được bữa ăn một cách dễ dàng. Bên cạnh đó, một số đom đóm đực cũng có thể bắt kiểu nhấp nháy của những con khác.

Luciferase là một enzym quý giá đối với tất cả các cách nghiên cứu sinh học, đặc biệt còn là dấu hiệu nhận biết biểu hiện của gen. Các nhà nghiên cứu có thể nhìn thấy gen hoạt động hoặc sự có mặt của vi khuẩn khi luciferase giúp tạo ra ánh sáng.

Luciferase được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm định thức ăn có bị nhiễm độc do vi khuẩn gây ra hay không.

Do được xem như là công cụ hữu ích cho nghiên cứu nên nhu cầu về luciferase đang ngày càng tăng lên ở các phòng thí nghiệm và việc thu hoạch thương mại các con đom đóm sống đã tạo ra sức ép tiêu cực lên quần thể đom đóm ở nhiều khu vực. Thật may là các nhà khoa học đã nhân bản thành công gen luciferase của loài đom đóm, Photinus pyralis, năm 1985, cho phép sản xuất luciferase tổng hợp trên quy mô lớn.

Nhưng bên cạnh đó, một số công ty hóa chất vẫn còn trích xuất trực tiếp luciferase từ đom đóm thay vì tự sản xuất và bán phiên bản tổng hợp một cách độc quyền. Họ đã đặt mức tiền thưởng cho các con đom đóm nhằm khuyến khích người dân nuôi đom đóm và thu thập hàng nghìn con đom đóm ngay trong giai đoạn đỉnh điểm của mùa sinh sản. Năm 2008, ở một tỉnh đơn lẻ Tennessee, người dân háo hức nhận tiền từ một công ty với lời hứa cho việc bắt đom đóm và đóng băng xấp xỉ 40.000 con đực. Mô hình máy tính của một nhóm nghiên cứu cho thấy mức thu hoạch này có thể không bền vững đối với quần thể đom đóm. Với sự có sẵn của luciferase tổng hợp ngày nay, việc thu hoạch đom đóm nhằm mục tiêu lợi nhuận là hoàn toàn không cần thiết.

Trong công trình nghiên cứu đăng trên tạp chí BioScience, các nhà khoa học tại Đại học Tufts ở bang Massachusetts (Mỹ) cho biết, trên khắp thế giới có hơn 2.000 loài đom đóm. Trong đó, các loài đom đóm như: sâu đóm ở miền Nam nước Anh, đom đóm phát sáng đồng bộ ở Malaysia và đom đóm ma xanh Appalachian đều đang bên bờ tuyệt chủng do "dấu chân sinh thái" không ngừng mở rộng của con người.

Bên cạnh đó, các loài đom đóm cũng đang đứng trước nguy cơ biến mất do phơi nhiễm thuốc trừ sâu. Theo các chuyên gia, chất Organophosphates (chất hữu cơ có chứa gốc phosphate) và Neonicotinoid có tác dụng diệt trừ sâu bọ nhưng đồng thời tiêu diệt cả côn trùng có lợi. Cũng theo nghiên cứu trên, mặc dù biến đổi khí hậu không bị xem là mối đe dọa hiện tại đối với loài đom đóm, các nguy cơ nước biển dâng và hạn hán trong tương lai có thể đẩy nhanh tiến trình tuyệt chủng của loài này.

Những đàn đom đóm lập lòe trong đêm là một trong những cảnh tượng lôi cuốn nhất của tự nhiên, thu hút nhiều khách du lịch trên thế giới tới chiêm ngưỡng. Các tour du lịch để ngắm nhìn đom đóm phát sáng từ lâu đã trở nên phổ biến ở Nhật Bản, Malaysia và Đài Loan (Trung Quốc).

Loài đom đóm tỏa ánh sáng rực rỡ nhất hiện sống ở vùng nhiệt đới của nước Mỹ có thể đạt đến chiều dài 5cm. Ánh sáng của chúng sáng hơn 150 lần so với những loài đom đóm khác.

Ở châu Âu, loại phổ biến nhất là đom đóm phổ biến, được gọi là sâu Ivanov. Cái tên khác thường cho con bọ này là do niềm tin rằng nó phát sáng vào đêm của Ivan Kupala.

Các nhà khoa học đã có thể xác định bộ gen của đom đóm ảnh hưởng đến ánh sáng. Và đã được đưa vào thực vật thành công, giúp các đồn điền phát sáng vào ban đêm.

Hàng năm vào đầu mùa hè ở Nhật Bản, lễ hội đom đóm diễn ra. Khán giả trong khu vườn gần ngôi đền đi kèm với sự khởi đầu của hoàng hôn và với sự thích thú khi xem chuyến bay đẹp lạ thường của một số lượng lớn bọ phát sáng.

Cư dân ở một số khu định cư nhiệt đới vẫn đang sử dụng những con bọ này, đặt trong các thùng chứa nhỏ và những chiếc đèn lồng để chiếu sáng nhà ở.